进气道稳流试验装置内三维流动特性的数值模拟

使用FLUENT商业软件，采用RNG κ-ε湍流模型，对稳定流动实验条件下，不同进气道角度时切向进气道一气门一气缸内的流场，在两种气门升程下进行了三维数值模拟；分析了气道一气门一气缸内气体的稳态流动特性；总结了不同气道角度、不同气门升程时气道和缸内气体流动的变化规律。随着气门升程的增加，气道角度对缸内涡流的影响增大，并且涡流和滚流相互抑制。     

气道结构对进气过程影响的仿真研究

利用PRO/E对设计的3种不同结构型式进气道进行实体造型,基于AVL-Fire软件对柴油机气道-气门-气缸稳态进气过程进行数值模拟,并搭建了进气系统台架稳流试验系统,对原进气系统进行台架试验研究,验证了仿真模型的准确性,详细分析了不同气道结构型式对柴油机进气流动特性和缸内流场特性的影响。结果表明,气阀升程的增大使得进气流量系数增大,其中双螺旋进气道的流量系数最小,原进气道的流量系数次之,双切向进气道的流量系数最大;随着气阀升程的增大,双切向进气道的涡流比呈减小的趋势,双螺旋进气道的涡流比呈增大的趋势,原进气道的涡流比呈减小的趋势;双螺旋进气道缸内周向气流运动强度最大,原进气道的缸内周向气流运动强度次之,双切向进气道的缸内周向气流运动强度最小。     

切向进气道进气门出口流场对产生缸内涡流的影响

本文根据在稳流气道试验台上用热线风速仪测得的点燃式发动机常用进气道（直气道和斜气道）进气门出口断面三维速度，计算了每个速度分量产生的缸内角动量及进气过程结束时的缸内涡流比成份、大小及其时间历程，提出了一种根据进气门出口流场分析进气道性能的微观分析方法。     

4气门直喷柴油机进气道组合和位置对进气涡流的影响

在稳流气道试验台上,对4气门直喷柴油机采用螺旋进气道和切向进气道的不同组合和不同相互位置时,气道的流动特性进行了试验研究。为了上邻气道的进气气流在缸内干涉的程度及其对缸内涡流运动的影响,提出了流量系数损失率和角动量矩损失率的概念。研究结果表明：柴油机采用切向气道在后的气道组合时,涡流比的变化受后面螺旋气道方位的影响较小,相邻气道的进气气流干涉较小。     

具有螺旋进气道的内燃机进气系统三维流场的数值模拟研究

利用三维、可压、粘性和湍流流动模型,采用SIMPLE数值计算方法,对具有螺旋进气道的柴油机进气系统三维流场进行了研究。研究发现,由于进气道斜坡的作用,气流在螺旋气道内部就已形成旋流;螺旋进气道斜坡段产生的气流角动量和缸壁的导流是气流在缸内形成旋流的主要原因;随着气体逐渐远离气阀,缸内小旋涡与主旋流逐步融合。     

进气道的布置对四气门柴油机气缸内涡流影响的变化规律

利用测得的四气门柴油机气门口三维流场，分析了进气出口流场产生的气缸内空气动量矩流率，揭示了进气道的布置对四气门柴油机缸内空气动量矩流率影响的变化规律。两进气道布置角度的变化对四气门柴油机缸内空气动量矩流率产生较大影响。螺旋气道布置角度的变化对各气道切向速度绕自身气门轴线及径向速度绕气缸轴线的动量矩流率产生较大影响，且升程愈大，变化愈明显；切向气道布置角度的变化对螺旋气道切向速度绕自身气门轴线的动量矩流率影响较大，对切向气道小升程时的径向速度绕气缸轴线的动矩流率及中、大升程时的切向速度绕自身气门轴线的动量矩流率影响较大。     

TBD620柴油机瞬态进气过程的三维数值仿真

利用PRO/E建立TBD620柴油机的进气道和燃烧室三维模型,采用FIRE软件对进气过程进行仿真计算,分析了TBD620柴油机双进气道可控涡流系统对瞬态进气过程中涡团发展的影响。结果表明,双进气道可控涡流系统产生的进气涡流能显著改善缸内混合气的形成,提高柴油机低负荷工况时的燃烧性能。     

柴油机螺旋进气道设计参数优化的数值模拟研究

研究了柴油机螺旋进气道设计参数对缸内涡流比的影响,通过优化选择各结构设计参数,达到改善缸内涡流比的目的。利用三维建模软件对一台高速柴油机的进气道及燃烧室进行三维建模,采用三维计算流体力学软件Converge进行气道和缸内的流动数值模拟计算,并采用均匀设计法,设计了5因素11水平的数值模拟试验,得出了缸内涡流比与结构参数之间的相关关系式。研究结果表明:各结构参数对缸内涡流比的影响程度各不相同,结构参数改变对缸内涡流比的影响能够达到18%以上;通过分析相关关系式选择各结构参数的取值,使缸内涡流比获得最大值1.035 8和最小值0.670 8。     

双进气道柴油机可调进气涡流形成机理的研究

在稳流气道试验台上,分别对两种由直气道和螺旋气道组合的双进气道柴油机的进气涡流调节特性进行了试验,结果显示:两种组合方式下的双进气道的可调进气涡流特性存在很大差异.利用三维进气流动仿真技术,对两种气道组合的双进气道进气涡流调节特性分别进行了仿真计算,计算所得的涡流比和流量系数与试验结果具有较好的一致性.通过对两种组合方式下进气涡流调节前后的流场变化及差异作进一步的分析比较,得到了双进气道柴油机可调进气涡流形成的机理.     

基于特征矢量的四气门汽油机缸内流场分析

基于双特征角的新型气道试验台,对四气门电喷汽油机缸内不同测试平面内气流运动强度及矢量方向进行综合分析.建立了进气道稳流特性的计算模型,并进行了缸内流场仿真计算.对比计算结果及试验结果可知,该测试平台具有很好的重复性及准确性,能够对发动机缸内任意测试平面内的气流运动进行测量及评价,并利用缸内气流运动特征矢量轨迹及矢量图,宏观地反映缸内气体流场的真实情况,为发动机进气道优化改进提供数据基础.     

4气门火花点火式车用发动机缸内滚流和涡流运动的研究

近年来的研究结果表明，４气门火花点火式发动机具有明显的优越性，是车用汽油机的发展方向。本文报道了稳流气道试验台上对一台４气门汽油机以５种不同结构的进气道进行了气道流动特性的试验，用激光多普勒测速仪的在发动机倒拖工况下测量了缸内的空气运动，得到如下结论：４气门汽油机的缸内宏以空气流动主要绕与气缸中心线垂直方向旋转的滚流运动；高位切向式双进气道可获得较高的滚流速度和平均流量系数，是４气门汽油机理想的进     

柴油机进气道转缸试验新方法

本文提出了一种新的柴油机转缸试验方法即在现有气道稳流模拟试验台的条件下利用研制的柴油机试验缸盖及单独进气道进行柴油机转缸试验介绍了用该方法对四气门柴油机试验缸盖所做的试验结果分析表明这种新方法简化了SWRI美国西南研究所转缸试验对试验台的特殊要求使转缸试验易于操作和实现     

进气道位置对柴油机进气涡流可调性能影响的试验研究

针对某型号四气门柴油机设计制作了一个螺旋气道和直气道的阴模试验件,在稳流气道试验台上,利用挡板部分遮挡直气道的入口,实现进气涡流的调节,进行了进气道位置对进气涡流及其可调性能影响的试验,试验结果表明：两个进气道的位置不同,对进气流量的影响很小,但是对涡流比以及涡流比的调节范围有较大影响.     

直喷式柴油机螺旋进气道性能试验及评价方法

螺旋进气道特性(涡流比、流量系数)对柴油机性能有重要影响。介绍了发动机气道稳流试验装置及FEV和Ricardo两种气道评价方法的计算、特点、差异和适用性;通过对YC6108Q型柴油机六个进气道的稳流试验及对比分析,提出了保证进气道流量系数和涡流比值稳定性和均匀性的措施。     

四气门柴油机的可变涡流进气系统的试验研究

设计开发了四气门柴油机单独进气道及四气门柴油机试验缸盖,分析了四种组合气道方案下关闭一个进气道对四气门柴油机进气道性能的影响。从而探求四气门柴油机的可变进气涡流系统的实现方法,在低速时通过关闭一个气道,可以形成四气门柴油机的可变进气涡流系统,具体关闭哪个气道取决于气道的不同组合。     

紊流型燃烧系统的进气道匹配研究

对具有不同性能参数的进气道与柴油机性能指标间的关系进行了回归分析，研究表明：高速直喷式柴油机的性能指标与进气道的综合性能系数的关系最密切；在涡流比和流量系数两者中，前者与整机性能指标关系较密切；紊流型燃料系统中因引发复杂紊流场，气缸内空气动量耗散作用大，故需较大的进气涡流比。     

可控进气涡流对柴油机低负荷性能影响的研究

就双进气道可控进气涡流系统改善大功率增压中冷柴油机低负荷性能的作用机理进行了理论分析与试验研究。研究结果表明：在低负荷工况下，双气道进气时的涡流强度小于螺旋气道，大于直流气道；螺旋气道进气流量较之双气道虽有所减少，但其涡流比仍保持较高水平，致使缸内爆压、预混合燃烧量和最大放热速率均较大。理论计算与试验结果证明，采用双进气道可控进气涡流系统是改善大功率柴油机低负荷性能的一个有效途径。     

4气门直喷式柴油机两进气道相互干扰的试验研究

为了研究4气门直喷式柴油机两进气道相互干扰的变化规律,在稳流气道试验台上,以一种4气门直喷式柴油机气缸盖为对象,进行了进气道稳流模拟试验。由于两气道之间的相互干扰,两进气道同时开启时的进气涡流较单独一个气道开启时有较大降低。进一步利用热线风速仪测量了4气门柴油机进气门口的三维流场。通过对气门口流速分布及其动量矩流率的分析,发现由于两进气道之间的相互干扰,两进气道同时开启时的进气涡流动量矩流率与两进气道分别单独开启时相比有显的降低,这正是导致两进气道同时开启时进气涡流低于单独气道开启的根本原因。     

A study on the effects of the intake port configurations on the swirl flow generated in a small D.I. diesel engine

This paper investigates the effect of intake port configuration on the swirl that is generated within a direct injec- tion （D.I.） diesel engine. The in-cylinder flow characteristics are known to have significant effects on fuel-air mixing, combustion, and emissions. To clarify how to intensify the swirl flow, a swirl control valve （SCV） and a bypass were selected as design parameters for enhancing the swirl flow. The optimal intake port shape was also chosen as a parameter needed to efficiently generate a high swirl ratio. The results revealed that a key factor in generating a high swirl ratio was to control the intake airflow direction passing through the intake valve seat. Further, the swirl intensity was influenced by changing the distance between the helical and tangential ports, and the swirl flow was changed by the presence of a bypass near the intake valve seat. Additionally, the effect of in- take port geometry on the in-cylinder flow field was investigated by using a laser sheet visualization method. The experimental results showed a correlation of swirl ratio and mass flow rate. In addition, we found that employing the bypass was an effective method to increase swirl ratio without sacrificing mass flow rate.