静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

活塞压缩机喷水蒸发内冷却过程的热力学研究

喷水蒸发内冷却是提高活塞式压缩机经济性的有效途径之一。一般活塞式压缩机有外部冷却水套,由于气体在气缸内停留的时间很短,不能充分换热,实际压缩过程接近于绝热过程,致使压缩机功耗大,容易积碳。压缩机采用喷水内冷却可以利用水滴在汽化时     

6110柴油机进气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机进气过程中气体流动是强瞬变的非定常三维湍流运动,直接影响到充气效率、缸内气流状态及进气道和缸内壁面换热,因而也影响到燃油雾化、燃烧及有害废气生成等,对柴油机的动力性、经济性起着重要作用。因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机进气过程的气体流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算可以得到不同时刻进气道和缸内流场分布,为柴油机进气系统的优化设计提供重要的理论依据。     

基于流固耦合的压缩机舌簧排气阀数值研究

针对带升程限制器的变转速活塞式压缩机排气阀,利用ANSYS软件流固耦合模块(fluid-structure interaction, FSI)建立了压缩机排气的三维流固耦合模型,得到了排气过程中流体在各个曲轴转角时的压力场、速度场和阀片位移变化曲线。研究表明：气缸内部速度和压力分布不均,阀口处变化程度最大;较小的转速会导致阀片震颤,提高转速后会减小气体波动但会增加压力损失导致阀片延迟开启和关闭,甚至过大的转速会造成排气回流降低压缩机的制冷性能;不同制冷剂对压缩机性能会产生影响。最后,结合对阀片的模态分析得出了该压缩机最佳的运行转速范围,并根据不同制冷剂下阀片的不同状态提出了解决方法。     

吹气抑制气体热效应时管道结构对光传输的影响

 采用吹气抑制气体热效应对光传输的影响时，管道结构会对内通道流场分布产生作用从而影响光传输质量。对比研究了沿几何尺寸相同、光路总长相等的U形和Z形管道轴向吹气的情形。仿真过程中，联合求解标量衍射方程和N-S方程,计算管道对吹气流场的影响以及流场对光束的影响，以远场光斑的峰值功率密度点、能量分布重心点位置的偏移以及Strehl比和b值的变化反映光束质量。结果表明:不吹气时，管道结构对流场的影响远小于气体吸热对流场的影响；吹气时，管道内气体流速较大，管道结构对流场分布的影响比较明显；吹气时，U形管道对光束的影响比Z形管道对光束的影响要小。     

涡旋压缩机三维数值模拟及排气过程研究

为了揭示涡旋压缩机内部流动规律提高数值模拟精度,本文建立了涡旋压缩机流体区域三维结构化动网格模型,并讨论了数值模拟方法;基于结构化动网格对涡旋压缩机工作过程进行三维数值模拟,得到其内部流场分布;分析了压力场、温度场的分布规律,研究了排气过程中流场的变化特点,并讨论了排气过程中的压力损失;结果表明在排气过程中排气腔的顶部和底部及排气口内部都存在涡流,由此引起流场分布的不均匀。研究内容有助于涡旋压缩机的设计及排气口的开设。     

直线电机驱动热压缩机数值模拟及实验研究

提出了一种利用活塞与气缸间间隙充当回热器的热压缩机系统,利用编制的程序,分析了充气压力,加热温度.余隙容积、活塞与气缸之间间隙.工质等对直线电机驱动的热压缩机系统性能的影响.研制了直线电机样机驱动热压缩机样机并进行了系统实验研究,得到了阻力元件、活塞与气缸壁壁间隙、热端加热温度对冷腔和热腔内压力峰-峰值的影响,表明He...     

火花点火发动机的末端气体自燃及爆震的研究

本文介绍了火花点火发动机的末端气体自燃和爆震研究的结果。作者采用高速摄影方法，通过经改装的二冲程发动机气缸盖上的观察窗，拍摄了燃烧室内末端气体自燃和火焰传播，同时测取了气缸内三个不同位置处的压力曲线。实验结果表明，火花点火发动机的爆震是由末端气体自燃引起的。自燃一般是多点同时发生的，并在极短时间内使末燃混合气体全部燃烧。自燃通常会，但并不总是引起爆震。爆震是以缸内压力振荡的出现、碳烟的形成和爆震发生后产生气体的高速运动为特征的。     

基于流场模拟的涡旋压缩机涡齿应力变形分析

为了更准确地计算涡旋压缩机涡旋齿的应力和变形,提出一种基于流场模拟的应力变形计算方法。通过对涡旋压缩机工作过程进行气体流动的数值模拟,得到其压力场和温度场分布。将流场分布作为载荷边界条件进行涡旋齿的受力变形计算,得到涡旋齿在气体压力、热载荷及其同时作用下的应力分布和变形规律。分析了涡旋齿的径向变形和轴向变形,讨论了不同主轴转角下的涡旋齿应力和变形,比较了动涡旋齿和静涡旋齿的变形。结果表明:在压缩结束时刻动涡旋齿的应力和变形最大,最大应力位于齿头根部,最大变形位于齿头顶部。     

涡旋压缩机不对称双涡旋齿型线的构建与模拟

采用双涡旋齿涡旋盘结构能够有效地提高涡旋压缩机的吸气量,然而存在内容积比小、允许开设的排气口面积小的缺点.针对此问题,本文提出一种涡旋压缩机的新型不对称双涡旋齿,利用中线法得到了涡旋齿型线的设计方法,并且建立其几何模型;通过三维数值模拟研究其工作腔内部的气体流场,并与现有的双涡旋齿涡旋压缩机进行对比.结果表明:所提出的...     

高超声速飞行器气体辐射噪声计算方法

高超声速飞行器周围的激波层内高温气体会发生剧烈的物理化学变化,伴随强烈的光辐射过程,直接影响红外导引头的光学成像效果。采用流体力学Navier-Stokes方程和热化学非平衡模型模拟高温非平衡流动,考虑电子跃迁和振转跃迁以窄带法求解气体辐射特性参数,基于有限体积法离散辐射传输方程,在分别验证流场解算、辐射参数求解和辐射传输计算的基础上,进行了飞行器高速飞行的流动和辐射模拟。数值求解得到了飞行器流场特征和粒子数空间分布。计算的选定波长范围内的气体辐射发射系数空间分布显示其与激波形状和波后气体温度分布相似。通过传输得到的飞行器光学窗口视线路径上的气体辐射噪声成轴对称分布,发现辐射噪声和飞行速度、气体成分等密切相关,马赫数增加时气体辐射噪声显著增强。     

考虑转动能的一维/二维Boltzmann-Rykov模型方程数值算法

研究考虑转动能的Boltzmann-Rykov模型方程,基于转动自由度对气体分子速度分布函数矩积分,引入约化速度分布函数,应用离散速度坐标法与数值积分技术,将气体运动论模型方程化为在离散速度坐标点处关于三个约化速度分布函数的联立方程组.应用拓展计算流体力学有限差分方法,数值计算考虑转动自由度的双原子气体一维、二维Boltzmann模型方程,得到高、低Knudsen数一维激波管内流动和二维竖直平板绕流问题的流场,分析验证考虑转动能的Boltzmann-Rykov模型方程全流域统一算法求解一维/二维气体流动问题的可靠性.结果表明,气体稀薄程度与分子内自由度对流场具有较大影响,且Knudsen数较高的稀薄气体流动呈现严重的非平衡流动特点.     

激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

采用激光驱动技术模拟高速运动金属颗粒与气体相互作用过程,研究高速气固两相流输运过程。采用驱动靶优化设计、激光参数调节等方法对颗粒加速过程进行控制,利用高时空分辨率、高精度瞬态实验诊断技术获取高速颗粒瞬态物理图像。通过求解三维雷诺平均Navier-Stokes方程和刚体飞行六自由度动力学方程数值模拟高速单颗粒与气体混合过程,方程采用高斯−赛德尔隐式方法进行时间推进求解。研究表明,激光驱动方法能够有效地发射金属颗粒,阴影照相技术能够有效获取高速颗粒物理图像。数值模拟给出了高速颗粒与气体作用的流场参数。     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

干气密封三维微间隙流场数值模拟

采用三维流动求解器CFD-ACE ,以空气作为工作介质,对干气密封不同工况下的内部微间隙三维流场进行了数值模拟,得到了流场的压力分布及其产生的开启力,通过与文献中试验结果的比较和分析,三维流场的计算结果与文献中试验结果吻合较好.在考虑气体的可压缩性的情况下,直接求解N-S方程可对干气密封微间隙内的三维流场进行正确的描述.     

复杂通道内激光传输的气体热效应

 借助现有的流体力学分析软件,运用用户自定义函数的方式,建立了一套完整的光场流场耦合相互作用仿真模型。针对一种特殊的激光内传输通道,对光场流场耦合相互作用的气体热效应问题进行了仿真计算。仿真结果表明:通道内气体速度分布是非常不均匀的,但在无激光加热时,气体密度基本保持均匀分布;将激光加热效应引入到流场以后,气体密度分布会发生明显变化;激光加热引起的气体非均匀密度分布使得激光通过传输通道后,产生双鱼眼型结构的光场相位分布。     

不同界面组分分布对Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响

基于二维非定常Euler方程,对平面激波与不同界面组分分布下氦气气柱作用过程所引起的Richtmyer-Meshkov不稳定性现象进行了数值模拟,探讨了激波冲击轻质气柱后气柱界面形态的演变及流场波系结构,定量分析了气柱特征尺度(气柱长度、高度和中轴宽度)和气柱体积压缩率随时间变化.此外,结合流场压强、速度、环量和气体混合率,多角度分析了激波驱动界面气体混合的流动机制,获得了不同界面组分分布对界面不稳定性的影响.结果表明,随着气柱界面从完全扩散界面向间断界面的过渡,界面两侧的声反射系数随之增大,使入射激波与气柱界面的作用由常规透射转变为非常规透射,反射激波逐渐加强,透射激波逐渐减弱,使得Richtmyer-Meshkov不稳定性随之增强;同时,界面两侧阿特伍德数的增大,加强了Rayleigh-Taylor不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展.此外,界面不稳定性的加强使得流场环量增大,导致气体混合率的增长速率随之升高.     

四气门汽油机缸内滚流运动对燃烧过程影响的研究

1引言近年来，四气门汽油机由于性能优越，已成为车用发动机的发展方向，而我国在这方面的研究和开发还没有开展。对其缸内空气运动的研究发现[1-4]：当两个进气门都打开时，缸内空气运动主要是绕与气缸轴线垂直方向旋转的滚流运动（Tumblemotion），与传统二气门发动机缸内形成的绕气缸轴线旋转的涡流运动（Swirlmotion）不同；它在压缩末期很容易破碎，大大增加了湍流强度，促进燃烧过程明显改善。但在低速时，由于进气速度下降，燃油在进气道蒸发和雾化变差，使燃烧过程恶化，发动机扭矩下降。为此，一些汽车公司采用在低速时将一个进气…     

激波和单列水柱、气水固多界面相互作用的数值模拟

研究可压缩多介质流场的激波和多介质界面相互作用问题.在Descartes固定网格采用level-set方法追踪界面,气/气界面边界条件处理采用OGFM方法,采用修正的rGFM方法提高气/水和气/固界面处构造Riemann问题精度,将Riemann近似解得到的界面参数外推到两侧真实和虚拟流体,采用五阶WENO方法求解流场Euler方程和界面level-set方程,给出不同时刻流场数值纹影图像.结果表明：在可压缩流场嵌入固体和水、气体等目标,本文方法可较精确地分辨平面运动激波和单列水柱及包含气/气、气/水和气/固等界面作用后产生的复杂激波结构.和传统的分区与贴体变换方法不同,为Descartes网格包含多介质界面复杂流场计算提供新途径.     

入口非均匀气流对离心压缩机级性能的影响

利用计算软件中的UDF功能,将非均匀入口速度分布程序与CFD的核心求解器链接,实现了非均匀入口边界条件对压缩机级性能影响的数值模拟.对入口速度沿径向和切向的非均匀分布,在全量程范围内,对压缩机级多变效率、能量头系数等曲线的影响进行了对比分析,得出受入口速度非均匀性影响,压缩机内部流场和级性能的变化结果,为压缩机实际运行中变入口条件后性能的预测提供依据.