非道路用柴油机进气压缩过程数值模拟

采用CFD软件STAR-CD及ES-ICE建立柴油机三维数值计算模型,模拟研究了转速、负荷、增压等因素对进气及缸内气体流动的影响。为了分析螺旋气道进气流通性能,将进气门进气区域划分为4个扇区,并应用一维分析软件GT-Power和试验数据为三维瞬态数值模拟计算提供边界条件和初始条件。研究表明,螺旋进气道存在气流交汇区域,会降低气道流通性能,气门处各扇区进气量及进气波动情况并不一致;涡流强度和缸内湍动能随转速的上升而增加,柴油机采用增压后缸内涡流强度会有一定的提高,但对湍动能的影响较小;而负荷对涡流强度和湍动能的影响都较小。     

缸内气流运动及对燃烧过程影响的数值分析

利用数值模拟技术研究缸内气流运动及其对天然气燃烧过程的影响，模拟了带有不同进气道的2种燃烧系统.模拟结果表明：进气过程所产生的气流运动状况影响压缩上止点附近的最终动量矩及涡流运动的中心；缸内涡流运动能够维持到压缩上止点附近，压缩冲程后期燃烧室内湍流强度增大的主要原因是大尺度的滚流破碎成众多小尺度的涡流；缸内涡流中心的位置靠近气缸中心有利于火焰沿径向均匀传播.     

缸内气流运动及对燃烧过程影响的数值分析

利用数值模拟技术研究缸内气流运动及其对天然气燃烧过程的影响，模拟了带有不同进气道的2种燃烧系统．模拟结果表明：进气过程所产生的气流运动状况影响压缩上止点附近的最终动量矩及涡流运动的中心；缸内涡流运动能够维持到压缩上止点附近，压缩冲程后期燃烧室内湍流强度增大的主要原因是大尺度的滚流破碎成众多小尺度的涡流；缸内涡流中心的位置靠近气缸中心有利于火焰沿径向均匀传播．     

喷气式可变涡流进气系统对柴油机废气排放的影响

设计了一种喷嘴在螺旋进气道内喷射空气的可变涡流进气系统———喷气式可变涡流进气系统。研究了该系统对柴油机有害气体排放物的影响。试验结果表明,该系统在不影响进气充量系数的情况下,对柴油机有害气体排放量影响显著。其根本原因在于系统对气缸内涡流强度的改变直接影响了燃料、空气的混合和燃烧。对于涡流强度与燃烧不相匹配的发动机工况,喷气式可变涡流进气系统可以有效地降低有害气体排放量。     

四气门柴油机进气流场的测量

为了研究并掌握四气门柴油机进气流动及其相互影响的变化规律 ,本文以热线测速原理为基础 ,设计了气门口流场和缸内流场的测量装置 ,并利用该装置在稳流气道实验台上对四气门柴油机进气门口流速分布和缸内流场进行了实际测量     

喷气式可变涡流进气系统对柴油机废气排放的影响

设计了一种喷嘴在螺旋进气道内喷射空气的可变涡流进气系统－喷气式可变涡流进气系统。研究了该系统对柴油机有害气体排放物的影响。试验结果表明,该系统在不影响进气充量系数的情况下,对柴油机有害气体排放量影响显著。其根本原因在于系统对气缸内涡流强度的改变直接影响了燃料、空气的混合和燃烧。对于涡流强度与燃烧不相匹配的发动机工况,喷气式可变涡流进气系统可以有效地降低有有害气体排放量。     

四气门柴油机进气流场的测量

为了研究并掌握四气门柴油机进气流动及其相互影响的变化规律，本文以热线测速原理为基础，设计了气门口流场和缸内流场的测量装置，并利用该装置在稳流气道实验台上对四气门柴油机进气门口流速分布和缸内流场进行了实际测量。     

涡流比对柴油机双ω燃烧系统性能的影响

为了改善柴油机喷雾空间分布,提高缸内混合气形成质量,提出了双ω型燃烧室及与之相匹配的双排喷孔的新型燃烧系统.在试验缸压曲线与仿真曲线基本吻合的前提下,应用AVL FIRE软件对不同涡流比的缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了数值模拟,分析了其对缸内速度场、浓度场及燃烧排放特性的影响.结果表明:随着涡流比增大,预混燃烧阶段形成的混合气增多,滞燃期缩短.当涡流比为2.0时,Soot排放最低.随着涡流比继续增大,在强涡流的作用下,油束末端撞壁后产生一个局部环状涡旋,燃烧恶化,Soot排放明显增加.     

液化石油气直喷发动机混合气形成的解析

利用LPG易蒸发汽化的燃料特性,提出一种使用喷嘴中心布置的屋脊型燃烧室和平顶活塞的LPG直喷发动机均质混合气形成方法.为了验证该方法的可行性,使用CFD工具研究采用该方法时缸内混合气的形成过程,分析燃料喷射起始时刻和负荷对混合气形成过程的影响.结果表明：大负荷时形成的进气滚流和小负荷形成的进气斜涡流在压缩过程末期破碎成小尺度湍流,加速了缸内均质混合气的形成;即使负荷不同,采用进气过程前期（60～80°CA ATDC）喷射,均可在压缩过程接近终了时形成较均匀的可燃混合气.     

柴油机气道稳流试验的测量方法

在稳流模拟试验台上 ,利用 3种涡流计测量了缸内涡流 ,利用 3种试验方法对气道的性能进行了测定 ,分析了涡流计型式对缸内涡流转速测量的影响 ,对 3种气道试验方法进行了比较。动量式涡流计测量值没有大幅度波动 ,且始终高于叶片式涡流计的测量值 ;叶片式涡流计测量值随测量位置的变化波动较大 ,矩形叶片变化幅度较哑铃形叶片变化幅度大。用Ri cardo试验方法和AVL试验方法测得的无量纲涡流值 ,在整个气门升程范围内均比用动量矩法测得的涡流值小 ,而且气门升程越大 ,差值也越大。用Ricardo试验方法测得的涡流值大于用AVL试验方法测得的涡流值     

柱状燃烧室内旋流喷雾过程的数值模拟

采用Eulerian-Lagrangian方法对不同空气旋流强度下柱状燃烧室内的旋流喷雾过程进行了数值模拟.空气旋转射流将诱使燃烧室内产生中心回流区和角回流区,随着旋流数S的增大,中心回流区呈轴向缩短、径向膨胀的趋势,而角回流区则逐渐减小.喷雾射流与中心回流边界层内,存在强烈的动量交换,随着轴向距离的增加,两相平均速度由多峰分布逐渐转变为单峰分布;随着旋流数S的增大,中心回流对喷雾射流的压迫作用有所减弱.旋流数S过小将造成小颗粒碰壁、燃料高浓度区集中于燃烧室前部,旋流数S过大则导致大颗粒穿透混合边界层、燃料高浓度区严重后移,都可能恶化燃烧效果.对于气泡雾化喷嘴,选取S=1.41的旋流配风装置可以取得良好的空气/液雾混合效果.     

涡流比对直喷式柴油机缸内湍流流动规律的影响

用三维数值模拟的方法研究了不同涡流比下直喷式柴油机缸内湍流流动的规律。涡流比变化时 ,燃烧室内的湍动能、流场结构及温度分布有很大的差异。本文给出了涡流比对湍动能、流场结构和温度分布变化规律的影响。     

利用水模拟装置进行发动机进气涡流的激光测量及强度评价

采用在进气门上方安装旋流器的方法产生进气涡流 .针对 150单缸柴油机设计一个透明的水模拟装置 ,同时利用粒子速度场仪对不同旋流器在模型内产生的流场进行测量 .通过处理流场的速度数据 ,提出一种进气涡流强弱的评价方法 ,以便对比不同气门升程、不同位置的气缸横截面及使用不同结构旋流器时的进气涡流的强弱 ,进而选出较合适的旋流器进行实机实验 .通过水模拟试验来比较旋流器产生涡流的强弱是可行的 ,所提供的方法对于筛选旋流器具有指导意义 .     

具有可调进气涡流的1132Z单缸机性能

在大量稳流气道试验的基础上对进直气道和螺旋气道进行了特殊的设计和布置,并对2个气道进行合理组合,以实现最佳的涡流调节效果.电控可调系统采用PC机和ECU两种控制模式.在高、低工况下选取试验点,在试验台架上对配备了可调进气涡流的1132Z单缸柴油机机性能进行了试验研究.结果表明:采用电控涡流可调系统可使发动机在全工况下性能大为改善,提高了经济性,降低了碳烟排放.     

两个轴向叶片式旋流器的旋流强度计算公式的探讨

介绍了两个常用轴向叶片式旋流器旋流强度计算公式的推导过程,分析了它们之间的关系及应用范围,为正确选用旋流强度计算公式提供参考.     

195型涡流室柴油机燃烧过程的研究

本文通过数学模型方法分析了涡流室参数对柴油机燃烧过程的影响,在此基础上设计了一种新型涡流室镶块结构。将该镶块在L195型柴油机上进行试验表明,柴油机的燃油消耗率、烟度、p_(max)及(dp/dφ)_(max)均有所降低。     

旋流型立筒预热器的研究和开发

旋流型立筒预热器是我国新引进的一种立筒预热器。本文用冷态实验的方法对该立筒预热器进行了系统研究，并根据该立筒的特点，专门研制了两种装置──窑尾物料循环装置和多层伞状撒料锥。从冷态实验结果来看，其效果很好，达到了预想的目的。建议在实际设计和生产中采用安装这两种新型装置的旋流型立筒预热器。     

发动机涡流室连接通道对空气流场影响的模拟研究

应用FLUENT软件,对S195型涡流室柴油机的压缩过程进行三维数值模拟,获得了涡流室内气体的速度与温度变化规律.通过对比分析研究了不同角度的连接通道对涡流室空气流场的影响.