新型分流气体对冲排气消声器气流特性仿真

气流速度是影响内燃机排气消声器综合性能的一项重要参数.基于分流气体对冲原理笔者提出一种降低内部气流速度的新型结构排气消声器,并使用计算流体动力学(CFD)的方法对其气流特性进行分析.首先建立了该新型消声器的仿真模型,然后对新型分流气体对冲排气消声器在设定入口流速下的流场进行了模拟,分析了其内部气体的流动特性和压力分布特性,并在自制的消声器试验台上进行了试验验证,同时对消声器的声学性能也进行了数值模拟.结果表明:新型分流气体对冲排气消声器能有效地降低其内部气流流速,进而降低再生噪声和排气背压,且其声学性能良好,充分证明了新型分流气体对冲排气消声器原理的正确性.     

轴向涡流燃烧器内部流动数值分析

以STAR-CD等计算分析软件为基础建立了一个基于完整真实的三维几何结构的燃烧器内部流动数值分析平台;利用数值模拟的方法,分别对两种不同二次风风口尺寸情况轴向涡流燃烧器的流场进行了数值模拟,以此来分析轴向涡流燃烧器内部流动情况。利用计算分析系统,可以分析燃烧器内部流动的一些主要特征,为电厂实际生产提供参考依据。     

共振式消声器气流再生噪声发生机理研究

在消声器模拟试验台上,对共振式消声器声学性能进行试验。结果发现:气流速度较低时,消声量基本保持不变;气流速度较大时,消声器的消声量为0,甚至为负值,由气流产生的再生噪声所致,说明气流是影响共振式消声器消声性能的重要因素。对高速气流产生的再生噪声频谱分析结果表明:马赫数在0.167~0.193之间时,空腔Rossiter 2阶和4阶振荡模态被激起,频率符合Rossiter空腔半经验公式。声模态和流场分析结果表明:剪切层的不稳定产生了气流噪声,激起了共振腔消声器腔体的声模态,导致气流与噪声耦合,揭示了共振腔消声器气流再生噪声的产生机理,为进一步进行消声器内部流场优化、抑制气流再生噪声和动态性能分析提供了重要依据。     

涡流管非稳态旋流流场数值模拟研究

旋流主导着涡流管的内部流动,在有旋流的设备当中,高强度旋流由于涡旋破碎诱导产生的位于中央回流面附近的进动涡核被认为是旋流中的一种拟序结构,可以在一个峰值频率下偏离管道中心并绕着轴线做周期性运动,这种流动结构的产生对旋流本身产生了极大的影响。采用非定常求解模式计算三维涡流管内的内部流场,雷诺应力模型用于封闭Navier-Stokes输运方程,在FLUENT 15.0中数值模拟计算涡流管的内部旋流。结果显示了涡流管瞬态旋流速度场中的周期性振荡,以及非对称大尺度涡结构。     

消声器内部流场及温度场的数值分析

对一典型结构消声器的内部流场及温度场进行了数值模拟研究，并就消声器内部气流速度、温度变化对消声性能的影响进行了分析。消声器设计应遵循以下原则：穿孔管小孔总的流通面积应大于排气管口的面积；应充分利用气流与声波流的逆向作用来提高消声效果；消声器入口段应尽量采用均匀过渡结构；出口直径不宜过小。     

雪花型层板结构冷却特性的数值模拟研究

设计了两种孔间距比的雪花型层板冷却结构，采用有限体积法求解三维可压缩的N—S方程对其内部流动和换热进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了这两种冷却结构内部各气流参数的三维分布及流动阻力特性和换热特性。结果表明，层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡，呈雪花形分布的扰流柱阵列的存在对气流起到了较好的分流和引导作用，使气流在冷却通道内分布更为均匀，改善了层板换热的均匀性。数值计算对于改进层板内部结构优化设计有着重要的实际应用价值。     

基于FLUENT的抗性消声器的流场分析及压力损失研究

利用FLUENT对某挖掘机消声器的设计制造进行仿真分析,研究了该消声器内部流场的温度、压力、速度的分布,分析了不同的入口速度下压力损失的变化。发现消声器内部流速较均匀,气流速度变化比较缓和,没有变化剧烈的区域。每个扩张腔内气流撞击壁面后有反射,有利于削弱噪声能量,达到消声效果;消声器各扩张腔内部温度变化比较大,第一腔内温度变化最大;消声器各扩张腔内部压力维持不变,压力损失比较大的区域为2个内插管入口处,这说明扩张腔在整个消声器中造成的压力损失是比较小的。随着入口速度增加,消声器的压力损失呈抛物线增大。     

不同袋室结构下除尘器内部流场数值模拟研究

采用数值模拟的方法对某热电厂直通式袋式除尘器在不同结构形式下内部流场状况进行了研究.结果表明:增加气流均布板可防止喇叭口内涡流的产生并缓冲烟气对第一排滤袋的直接冲刷,使袋室内部气流分布均匀;适当地降低袋室空间的高度,有利于烟气向后排滤袋流动,使滤袋流量分配均匀,获得过滤效果.通过数值模拟所得的结果为袋式除尘器的设计和选型提供指导.     

柴油机进排气过程的三维数值模拟

利用瞬态可压缩黏性流体微分方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对某柴油机单缸进排气过程进行了三维数值模拟。计算结果表明:进气过程中缸内涡流的产生是由于进气流带动缸内空气由小涡流转变成大涡流,且大涡流是偏心的;排气涡流是由于受气门阻力产生气流回旋而生成的,最大气流速度集中在远离排气口的地方;柴油机转速对缸内气流变化影响较大。     

螺旋进气道-气门-气缸内空气运动的3维数值模拟

对稳流试验中螺旋进气道－气门－气缸内３维流场进行了数值模拟,分析了气道形状、气门偏置对流场特征和涡流比的影响。计算表明：螺旋气道斜坡段产生的气流角动量是气流在气缸内形成旋流的主要原因。气流在螺旋进气道内产生的角动量与气缸内进气射流碰撞气门盘、气门座和气缸壁产生的角动量相结合,在气缸内形成复杂的旋流运动,而气流运动到气缸出口平面时,小旋涡与主旋流融合,形成了单一方向的旋流,因而气道涡流比随着气缸轴向距离的增大而增大。这些结果表明,采用流动数值模拟可以获得稳流试验中难以得到的内部流动信息,从而为气道设计提供更有力的依据。     

挖掘机用复杂结构排气消声器的CFD仿真研究

建立了某挖掘机用复杂结构排气消声器的仿真模型,并利用CFD技术对消声器某入口流速下的流场进行了仿真,分析了该消声器内部气体的流动特性及压力分布特性,通过追踪消声器内部气体的踪迹发现内部的漩涡产生了较大噪声及压力损失,随着入口气体流速的增大,消声器出入口压力及总体压力损失都呈类 似于抛物线的规律变化.研究了试验和仿真环境中,不同工况下消声器的压力损失,各种工况中,误差率在最低速时仅为5.5%,最高速时达到了20.5%,说明入口流速对于仿真结果有很大的影响.研究表明CFD方法研究消声器压力损失的有效性.     

基于FLUENT的排气消声器内部流场仿真分析

对某客车的排气消声器建立了物理模型和数学模型,利用大型商用CFD软件Fluent进行内部流场仿真,分析了此消声器的压力场、速度场和温度场,得到其速度-压力损失曲线,分析了流场对消声性能的影响。流场数值模拟为研究消声器空气动力性能提供了便利,并对消声器的设计改进起到一定的指导作用。     

罗茨泵内部流场数值模拟研究

罗茨泵在运行中由于各种原因会出现振动大、噪音大、泄漏等问题,获得罗茨泵的流动信息对预知及解决故障问题具有非常重要的意义,建立罗茨泵流场数学模型,用CFD软件对其内部流场进行模拟,获得并分析内部介质的压力场、速度场、流量脉动曲线、进出口压差对流量影响。研究结果表明:两转子间隙处压差最大,形成较高涡流;排气口两侧有明显的涡流;出口流量在转子转动初始阶段达到峰值;进口流量和进出口压差成反比,进口流量的脉动系数和进出口压差成正比。验证了CFD数值模拟的准确性,为对罗茨泵的进一步研究和整体优化奠定了基础。     

内燃机排气消声器多物理场分析及改进设计

对某微型客车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析,发现了原消声器设计中存在的低频消声量不足和气流再生噪声偏大的问题,并进行了改进设计.适当增加消声器容积并设计一个共振腔以提高低频消声量;合理布置消声器内部结构以降低气流流速,同时在消声器出口加强了吸声措施.对改进后的消声器进行了插入损失试验评价,各个转速下的插入损失都达到20 dB以上,比原消声器有很大提高;车外加速噪声也降低了3.1 dB.     

波瓣形混合器加力燃烧室冷态流场特性分析

以某波瓣形混合器加力燃烧室三维模型为研究对象,采用CFD方法对模型进行数值分析,建模时重点对波瓣形混合器和环形火焰稳定器进行网格加密。以飞行试验工况点获取的低压涡轮后总温、总压结合Gasturb软件计算出加力燃烧室出口的总温、总压作为整体流场CFD计算的边界条件进行计算。计算结果表明：经过波瓣形混合器后,内、外涵气流能够在较短轴向距离充分混合,总压恢复系数最大为0.984;在接近出口处热混合效率达到0.516;气流经过环形火焰稳定器后,形成明显的低压回流区,且在出口处截面静压分布均匀,因此该加力燃烧室模型具有非加力状态流阻小的特点。通过对该型加力燃烧室流场特性分析,为加力燃烧室加力接通前内部参数获取提供技术支撑。     

分流气体对冲消声结构的消声性能与压力损失

从排气气流角度出发,利用发动机排气气流自身分流并发生对冲的思路,设计了一种新型消声结构一一分流气体对冲消声结构.排气气流分流对冲可有效降低消声器内排气气流速度,减少消声器内湍流噪声的产生,在兼具消声性能的前提下,有效降低了消声器的排气背压,提升了发动机的输出功率.从传统消声结构和分流气体对冲消声结构的数值模拟和试验验证...     

反相对冲柴油机排气消声器声学特性

针对柴油机传统排气消声器中低频消声性能差,排气背压高的问题,提出了一种基于反相对冲的新型消声原理.对基于新型原理消声单元的消声特性进行了理论建模,建立了其消声性能与结构参数间的关系.为了验证上述原理的正确性,以CG25型单缸柴油机为样机,设计试制了3种不同参数的反相对冲消声器.对安装3种消声器、5种转速下柴油机排气噪声的总A声级、倍频程声压级及详细频谱进行了测试分析,并与不装消声器及样机原装传统排气消声器下的排气噪声进行了比较分析,初步验证了该消声原理的正确性.     

内燃机瞬态缸内流场空间特性的研究

本应用空间滤波处理等数学方法分析了通过激光粒子图像测速技术实测的内燃机缸内瞬态流速场，结合通过流速场的数值微分而求得的瞬态缸内空间涡量场等实验结果，对瞬态内燃机缸内流特探讨了研究。     

柴油机喷油嘴喷射过程空化效应数值分析

以某型机械式喷油器为对象,采用CFD软件STAR-CCM+,基于不可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,研究分析了在怠速、50%负荷、100%负荷工况下,完整喷射期内喷油嘴处的内流场及空化效应。结果表明:喷射过程中针阀升程的变化对于流动和空化特性影响显著,针阀升程较小时,在针阀的拐角处形成局部低压区,空化现象开始发生,形成大量的燃油蒸气,并在囊室内形成显著的二次涡漩流动,在喷孔底部产生二次空化;在相同的针阀升程下,压强越大,空化效应越显著。     

基于FLUENT的可变；呙流节气门流场仿真

节气门开度是影响发动机进气的一个关键因素。可变涡流节气门利用进气涡流来组织气流运动,对传统节气门起到了进气加强的作用。本文建立了可变涡流节气门的数学模型,并在FLUENT软件里面进行了流场计算。结果表明,由于阀片的斜向打开设计,可变涡流节气门在进气过程中产生了涡旋运动,进气流速增加,流量进一步增强,在一定程度上可以起到进气增压的目的,从而可以多喷入燃油,使燃料燃烧更彻底,提高发动机的动力性和经济性。