CE/SE方法在点火管一维两相流数值计算中的应用

介绍了CE／SE方法。该方法不同于以往的一些计算格式，在计算中它把时间和空间同等对待，具有格式构造简单、计算方便和对激波间断分辨率高等优点。运用适合点火管一维两相流控制方程的CE／SE方法来计算点火管内的一维两相流流动，源项采用四阶Runge-Kutta方法进行处理。数值计算的结果与实验数据的比较表明，CE／SE方法能对两相流进行有效的数值模拟。     

二维CE/SE方法在内弹道湍流两相流动中的应用

本文根据CE/SE方法思想,构造湍流二维两相流动的CElSE数值计算的格式。采用此格式对膛内二维湍流两相流动进行数值计算。计算结果表明：对中心点火方式,在点传火过程初期,膛内压力在径向与轴向上存在较大的压力梯度,当火药全部着火后,药室内径向压力逐渐趋于一致;在靠近点火管附近,传火孔喷射的高速燃气和固体火药颗粒相互影响,气相形成不同程度的旋涡,能提高火药颗粒点火的均匀程度;采用湍流两相流模型的数值计算结果反映实际规律,能更加细致真实地反映壁面附近物理量的变化。     

航空活塞发动机进排气管路改进设计研究

针对小型航空飞机的动力性及安全性要求,采用CFD技术,建立了某型航空活塞发动机缸内与增压管路系统仿真模型,探讨了航空活塞发动机进排气管路系统性能评价方法,揭示了进排气管路结构参数对各缸进气均匀性、充气效率、排气倒流及涡轮特性的影响规律.通过对进排气管路系统的改进设计,有效改善了进排气系统性能及整机动力性能.所采用的改进设计研究方法为今后航空活塞发动机进排气管路设计奠定了基础.     

柴油机冷却系统瞬态响应研究

建立了某型柴油机冷却系统数值仿真模型,针对变工况下冷却系统的响应问题做了仿真研究,分析了不同单一系统参数和多参数对柴油机出水温度的影响.结果表明,改变不同单一系统参数,柴油机出水温度达到稳定状态所用时间不同,但都相对较短,而改变多个系统参数所用时闻则相对较长.通过该型柴油机热平衡实验,在外特性上验证了该冷却系统仿真模型...     

基于带源项非结构网格CE/SE方法的PDRE爆轰排气流场中尾喷管特性研究

为了研究非定常两相脉冲爆轰发动机爆轰和排气流场中尾喷管的特性,推导了带源项非结构三角形网格求解元守恒元数值方法(CE/SE方法)的计算格式,应用该方法数值研究了满填充工况下带不同结构尾喷管火箭式脉冲爆轰发动机的内外流场和爆轰推进性能。研究表明:该非结构网格CE/SE方法可有效捕捉变截面管中强间断和复杂波系结构。各类喷管中,含收敛段喷管排气时间增长,气流在收敛段喉部发生壅塞;含扩张段喷管内出现斜激波过膨胀现象。当环境压力为0.1 MPa、填充率为1时,单次爆轰模式下带不同类型喷管的汽油/空气两相脉冲爆轰发动机的推进性能:除40°角扩张喷管外,其他各类喷管在爆轰和排气进程中均能提高发动机的冲量。     

Study on Effects of Diesel Engine Cooling System Parameters on Water Temperature

A simulation model for a certain diesel engine cooling system is set up by using GT-COOL. The backwater temperature response in different operating conditions is simulated numerically. The effects of single or multiple system parameters on the water temperature are analyzed. The results show that, changing different single parameters, the time taken for the steady backwater temperature is different, but relatively short;and if multiple parameters are changed, the time will be longer. Referred to the thermal balance test, the simulation results are validated and provide a basis for the intelligent control of the cooling system.     

气波增压柴油机排气管设计与实验

柴油机采用气波增压可有效降低NOx和烟度排放，匹配气波增压器的柴油机需重新设计排气管，除满足安装要求外，就是要保证进入气波增压器的排气压力稳定。设计侧向和中央出口渐扩式排气管，基于三维设计软件CATIA对这2种管进行几何建模及结构分析，确定满足气波增压要求的排气管结构，然后再基于流动分析软件ANSYS对这些试验管进行流动分析，综合考虑确定性能较好的排气管，加工出该管并进行台架实验。实验结果表明：采用该排气管的气波增压柴油机的动力和排放性能，在低转速下优于原机；在中等转速下接近原机；在高转速下比原机差。     

进气氧浓度对柴油机燃烧过程影响的仿真研究

为分析进气氧浓度对柴油机燃烧的影响,通过调节进气氮氧比控制进气氧浓度,应用计算流体力学（CFD）软件FIRE对不同进气氧浓度下柴油机燃烧过程进行了三维仿真研究。研究结果表明：进气氧浓度影响缸内混合气质量,进气氧浓度降低,缸内浓混合气增加,扩散燃烧阶段放热速率降低。随着进气氧浓度降低,缸内最高压力和平均温度降低,柴油机燃烧品质变差。富氧燃烧时柴油机NOx排放升高,碳烟排放降低;部分负荷时,进气氧浓度降低,NOx和碳烟排放均降低。     

基于热平衡台架试验的高强化柴油机冷却系统研究

通过某型高强化柴油机全工况热平衡台架试验,分析了柴油机本体出水温度对柴油机本体散热及中冷器散热规律的影响;指出高强化柴油机智能化控制冷却系统应采用高、低温双循环回路方案,其中高温回路主要用于冷却柴油机本体,而低温回路应以控制增压空气温度为目标对中冷器冷却强度进行独立调节,从而有效地改善高强化柴油机的综合性能。     

进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放影响的研究

基于D6114柴油机的BOOST模型,分析了进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放的影响。结果表明：推迟进气门关闭时刻可以减小压缩阶段的压力和温度,从而使滞燃期增长;但是由于缸内工质的减少,缸内平均温度和碳烟排放升高;增压压力的提高可以弥补进气损失,研究发现进气门晚关结合提高增压压力及推迟喷油,可同时降低NO_x和碳烟的排放;在保持爆发压力与原机相同时,采用米勒循环度M60、喷油正时推迟2°CA的方案,油耗降低4 g/（kW·h）,碳烟排放降低6%,而NO_x的排放量降低了31%.     

高压差进气道流动仿真及实验研究

对柴油机高压差进气道内的流动展开研究.基于AVL软件包建立了高升功率柴油机高压差进气道仿真模型,该模型包含三维稳态分析与一维非定常分析模型,并对高压差进气道进行三维计算流体动力学(CFD)稳态分析,利用分析结果对一维非定常模型进行气门流通系数修正.根据修正的仿真模型进行高升功率柴油机高压差进气道改进设计,经高压差稳态试...     

掺氢对Cummins ISM370柴油机CO、CO2、HC排放特性的影响

为降低柴油机的排放,近年来,研究加入氢气对重型柴油机排放所产生的影响逐步引起了研究者的关注。在Cummins ISM370柴油机中添加不同比例氢气(最高氢气占进气管氢气空气容积比达7%)与柴油组成混合燃料,进行CO、CO2、HC等排放特性研究。研究结果表明:在各种负荷下,氢气和柴油的混合燃料有助于降低CO、CO2比排放,但总体对THC影响不大;随掺氢量增加,CO、CO2和THC的各自比排放随着负荷的变化规律不尽相同;应该根据负荷选择恰当的加氢比例,最大限度发挥加氢对减少排放的积极作用。     

特种车辆柴油机燃烧室与共轨系统模拟匹配计算与分析

针对某型特种车辆柴油机,建立三维工作过程模型,进行模拟计算。通过比较模拟计算结果与试验测量数据对模型进行验证。选用不同结构的直口型和缩口型燃烧室,模拟匹配共轨系统,进行数值计算与分析。计算结果及分析表明：采用改进后的燃烧室与共轨系统匹配,能明显提高该型柴油机的性能。     

故障预测与健康管理在舰用柴油机中的应用

为解决舰用柴油机传统事后维修和计划维修的诊断能力不足、经济可承受能力差等问题,应用故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)的理念进行研究。在分析柴油机常见故障的基础上,建立舰用柴油机动力装置的PHM体系结构,对其中主要功能模块进行分析,提出PHM在舰用柴油机中应用尚需解决的问题。该研究为实现舰用柴油机的健康管理奠定了理论基础,对现有装备的维修保障和预研装备的设计开发具有一定参考价值和指导意义。     

某柴油机燃烧系统数值仿真及改进设计研究

以某高升功率柴油机燃烧系统为研究对象,首先采用AVL-Fire软件对燃烧过程进行了三维数值仿真,分别采用WAVE模型、Dukowicz模型以及旋涡破碎(EBU)模型描述雾化、蒸发以及燃烧过程。采用k-ε双方程湍流模型描述湍流流动,数值结果与实验值对比验证了所采用计算模型的合理性,然后对原型机燃烧过程中的三维流动、传热以及燃油分布状况展开分析,得到了原型机燃烧系统的不足之处,在此基础上,根据高升功率柴油机对燃烧过程的要求,对燃烧室结构进行改进设计,并进行相应的三维数值仿真。改型前后的燃烧系统数值结果对比表明,燃烧室形状对燃烧系统的性能影响很大,改型后的燃烧系统在燃烧组织方面得到显著改进,放热率与有效功率得到明显提高。     

Design and Experiment for Exhaust Pipes of Pressure Wave Supercharged Diesel Engine

NOx and soot emissions from diesel engines can be greatly reduced by pressure wave supercharging （PWS）. The diesel engine matched with PWS needs redesigning its exhaust pipes. Except for meeting the installation requirements, the exhaust gas must be stable in pressure before rushing into PWS. In this paper the lateral and center ported divergent exhaust pipes are designed, modeled geometrically and analyzed structurally based on a 3-D design software-CATIA to determine the structure of two exhaust pipes having the required inner volume. Then flow analysis for two exhaust pipes is done using a flow analysis software-ANASYS. Moreover, the optimal exhaust pipes are determined comprehensively and cast for engine test. Engine test results show that PWS is superior to turbocharging at low engine speeds and inferior to turbocharging in power and emissions at medium-to-high engine speeds. The performance of PWS engine under high speed operating conditions can be improved by contriving larger surge volume intake and exhaust nines.     

Application of Two-dimensional Viscous CE/SE Method in Calculation of Two-phase Detonation

The method of two-dimensional viscous space-time conservation element and solution element (CE/SE) can be used to calculate the gas-liquid two-phase interior flow field in pulse detonation engine (PDE). In this paper, the evolution of the detonation wave and the distribution of its physical parameters were analyzed. The numerical results show that the change of axial velocity of gas is the same as that of detonation pressure. The larger the liquid droplet radius is, the longer the time to get stable detonation wave is. The calculated results coincide with the experimented results better.