基于大涡模拟方法的二冲程发动机缸内冷态流场湍流积分尺度模拟研究

应用大涡模拟方法对一台二冲程发动机缸内冷态湍流流场进行了三维瞬态数值分析,并与PIV测试结果进行了对比。结果表明:本文建立的三维模型能够自然再现缸内冷态流动的随机大尺度涡流情况,具有较高的可靠性。通过分析不同截面各瞬态的湍流空间平均积分尺度的模拟研究结果,认为同一时刻,横向截面距离气缸顶部越近,其涡流平均尺度越大,且x方向积分尺度分量明显大于y方向积分尺度分量;而对于不同时刻的横向和纵向截面,前者平均积分尺度随活塞上行而减小,后者变化不明显。     

内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟（LES）计算模型。利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较。结果表明与采用k-ε模型计算时相比,采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型。同时,采用LES计算时得到的湍流动能要远远低于k-ε模型。     

网格密度对内燃机冷态流场大涡模拟的影响

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型.利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行分析,同时,分析了网格密度对内燃机缸内流场大涡模拟的影响.结果表明,当采用k-ε模型计算时,网格的精细程度对流场结构影响不大;在相同的计算网格下,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型,计算得到的湍流动能也要低于k-ε模型;同时,网格越精细,这种效应越明显.     

基于大涡模拟的发动机缸内湍流流动及拟序结构

应用大涡模拟方法对发动机缸内湍流流场进行了三维瞬态数值分析.主要从湍流脉动、湍动能和缸内拟序结构演变等方面考察了发动机缸内流场特性.计算结果表明:相比雷诺平均模型,大涡模拟方法可以更真实地反映发动机循环过程中缸内气体流动的细节和规律.利用大涡模拟结合Q准则判别法可以较好地识别缸内大尺度湍流拟序结构;拟序结构对于缸内大尺度动能的产生及湍流的维持具有关键的作用.RANS类模型则不具备充分捕获大尺度拟序结构的能力.湍流脉动与活塞平均运行速度接近于成正比.     

四气门汽油机进气与压缩过程缸内流场的大涡模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机缸内冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型.利用此模型对4气门汽油机进气与压缩过程中缸内流场进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较.研究结果表明:与采用k-ε模型计算时相比,采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构;采用LES计算时除了能够得到有序的大尺度涡团结构外,还能捕捉到大量不规则的小涡团结构,而采用k-ε模型计算时基本上捕捉不到不规则的小涡团结构.     

FAI二冲程直喷汽油机缸内流场的多维数值模拟

利用AVL公司的三维计算流体力学（CFD）软件Fire对FAI（Free Armature州ection）直喷二冲程汽油机缸内流场进行了多维数值模拟。计算结果表明：喷油时刻对缸内混合气的形成有很大影响;低速低负荷工况,适当地推迟喷油时刻有利于分层充气;而大负荷工况则采用在不导致燃油短路损失的情况下,尽可能提前喷油,可以形成较浓的均质混合气。数值模拟结果与实际发动机性能试验结果相吻合。     

小型二冲程汽油机缸内工作过程模拟

本文建立了用于小型二冲程汽油机的缸内工作过程计算模型,应用理论计算方法对缸内工作过程进行了较为详尽的描述,计算结果与试验结果基本吻合,为小型二冲程汽油机的设计提供了较好的依据     

数值模拟涡轴发动机燃烧室流场

本文运用贴体坐标系统对涡轴发动机燃烧室流场进行了数值模拟。采用ＴＴＭ的非正交贴体坐标网格来处理燃烧室的曲线壁面边界。并把ＳＴＭＬＥ算法应用用到曲线坐标下求解各守恒方程，紊流粘度是用双方程ｋ－ε模型来估算，紊流燃烧模型采用按简单的化学反应系统假设的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ－ＥＢＵ模型，采用热流法辐射模型来估算辐射通量和燃烧室壁温及出口温度分布，计算结果令人满意。本文提供计算方法可供新型燃烧室设计方案选择用     

二冲程发动机扫排气道—缸内系统三维瞬态数值模拟研究

对倒拖工况下的K100二冲程摩托车汽油机扫排气道－缸内系统流场进行了三维瞬态数值模拟研究。通过计算发现,整个扫气阶段的缸内流场是 由三维回流组成的。扫排气道－缸内系统流场是扫气气流以射流形式从周向与缸内气体混合并同时以类似类似环抱的形式将废气向排气口推挤,前类似于“完全混合”,后类似于“完全置换”。计算结果表明,数值模拟方法是分析复杂区域流场的有效方法。     

波瓣混合器的大涡模拟

基于开源软件OpenFOAM,对波瓣混合器中的三维复杂流场结构进行了大涡数值模拟(LES),研究了其主要涡结构的形成及其发展规律。研究表明大涡模拟能够较好地捕捉到波瓣混合器中的涡结构特征。由于波瓣混合器的特殊几何外形,使得流向涡产生于波瓣混合器的波瓣处,并在出口截面形成了反向旋转涡对,随着流向距离的增加,涡对破碎成更小尺度的涡结构。与之相对应的,由于射流剪切层中的K-H不稳定性产生的正交涡形成在波瓣混合器的出口截面,其发展过程与流向涡呈现相似的规律。     

Large Eddy Simulation of low Reynolds number turbulent hydrogen jets - Modelling considerations and comparison with detailed experiments

The main objective of this work is to apply Large Eddy Simulation (LES) on hydrogen subsonic round jets in order to evaluate modelling strategies and to provide guidelines for similar applications. The ADREA-HF code and the experiments conducted by Sandia National Laboratories are used for that purpose. These experiments are very suitable for LES studies because turbulent fluctuations have been measured which is something rare in hydrogen experiments. Hydrogen is released vertically from a small orifice of 1.91 mm diameter into stagnant environment. Three experimental cases are simulated with different Reynolds number at the release area, namely 885, 1360 and 2384. Hydrogen mass fraction and velocity mean values and fluctuations are compared against the experimental data. Several grid resolutions are used to assess the effect on the results, using mainly the Smagorinsky subgrid scale model. In the lowest Reynolds number case, an Implicit LES code, used independently from a different scientific group, is also tested. In this case, the performance of the RNG-LES subgrid scale model of the ADREA-HF code is also examined. Additionally, the effect of Smagorinsky constant and of the Van Driest correction is evaluated. The amount of the resolved turbulence and of the velocity spectra are presented. Finally, the effect of the release modelling is discussed. The analysis shows that even a coarse discretization of the release area can give acceptable results for hydrogen safety engineering applications. However, dense grids are required for the more accurate prediction of the turbulent characteristics. The two LES codes gave similar results and the overall agreement with the experiment was satisfactory.     

高强化两级涡轮增压柴油机匹配性能仿真研究

本文建立了某高性能单级涡轮增压柴油机GT-Power性能仿真模型,结合试验数据对模型进行了校核和验证.根据对原型机仿真模拟计算结果的分析,选取Garrett公司T系列涡轮增压器,为其匹配了两级可控涡轮增压系统,并建立相应的整机性能仿真模型,在此基础上研究分析了废气旁通阀开度变化以及高低压级增压器分别采用可变几何涡轮对整机匹配特性的影响等.计算结果表明：采用两级可控涡轮增压系统后,在兼顾原机高工况性能的同时,能有效改善其低工况的性能,在全工况范围内能实现与柴油机的良好匹配.     

FAI二冲程缸内直喷发动机怠速及低负荷特性研究

本文详细地介绍了FAI缸内直喷二冲程发动机的怠速和低负荷控制策略，及利用隔次喷射技术改善发动机怠速燃油消耗和排放的实验研究，并且进行了与传统怠速控制策略的对比实验分析，获得了大量的原始实验数据。结果表明，合理的发动机构造设计结合隔次喷射技术在成功地降低燃油消耗量的同时，使HC排放得到了很大的改善。     

多孔介质发动机流动与燃烧特性的大涡模拟初探

对多孔介质发动机的燃烧特性采用大涡模拟进行了初步分析.首先计算了考虑多孔介质随机结构特性的定容燃烧室内气体燃料喷射过程,并与自由空间中的喷射过程进行了对比.然后采用大涡模型对两种结构形式的多孔介质发动机的燃烧过程进行了初步的计算分析.多孔介质的存在增强了湍流涡团的小尺度结构,明显改变了燃料的空间分布,而采用大涡模拟(L...     

可变滚流GDI发动机缸内气体流动特性模拟研究

在一台可变滚流比直喷汽油机(GDI)上对不同滚流强度下缸内冷态湍流流场进行了数值模拟研究,并通过PIV结果进行了实验验证。研究结果表明:进气翻板关闭将显著提高缸内滚流强度并产生较强的湍流,尤其在气门升程最大时刻,其滚流比约为翻板开启时的5倍,湍动能为后者的4倍左右;缸内流场在高滚流比工况时较早地形成单一大尺度涡,同时涡心更明显,流场更加规则,流速相对较高,在进气下止点时平均流速为20m/s;在压缩过程中,高滚流比工况湍流的黏性耗散较大,湍动能衰减较快;但在压缩末期缸内湍动能较低滚流比工况高,同时分布更加均匀。     

大转折角涡轮静叶栅二次流的数值模拟

对大转折角涡轮静叶栅三维流动进行了数值模拟,并详细分析了叶栅沿流向各截面二次流及叶栅的气动特性.结果表明:由压力面向吸力面运动的二次流强度沿流向逐渐增大,引起吸力面附近的端壁附面层不断壮大且在后部卷起,并导致沿叶高总压损失系数和沿叶高出口气流角的剧烈变化.通过对不同高度的叶栅进行比较发现,叶高的减小会扩大二次流所占叶高区域,从而导致叶栅的二次流损失急剧增加.     

两相格子Boltzmann方法模拟大密度比下双液滴冲击液膜的流动过程

基于两相格子Boltzmann模型,对大密度比下有一定水平间距的双液滴冲击液膜的流动过程进行了仿真,模拟了不同液滴初始间距和不同雷诺数下液滴冲击液膜的动态过程,重点分析了不同液滴初始间距和雷诺数下产生不同冲击和溅射现象的原因,以及不同参数对冲击和溅射行为的影响.总结了中心位置水花溅射高度随时间的变化规律,并论述了冲击和溅射过程中的内在作用机理.结果表明:在一定范围内,初始间距和雷诺数越大,中心位置水花溅射高度上升越快;随着雷诺数的增大,冲击、碰撞的程度越剧烈,中心位置水花顶端有液滴飞出.     

基于CATIA的WD615．67A柴油机进气过程缸内流动研究

本文利用CATIA软件建立WD615．67A柴油机的气道-气门-气缸的三维几何模型,然后采用PRO—SURF、PRO—AM对几何模型重建表面及划分网格。应用所建立的模型研究在发动机不同气门升程时,对缸内流场的影响。