基于数值模拟的螺旋进气道结构优化

以实际产品为研究对象,将三维数值模拟方法应用于柴油机螺旋进气道的改进设计中.通过数值模拟,获得了该气道内气体的流速、压力及湍动能等特性参数的分布,并计算了出口处的流量系数和绕竖直轴线的转矩.结果表明:该气道的流通性能很好但产生涡流的能力还可以进一步提高;在三维流动分析基础上提出了一系列的改进措施;对比各种改进措施下的模拟计算结果,发现在不减小流量系数的前提下,适当地增加螺旋腔室定义曲线相对气门凸台中心线的距离和增大涡壳角相结合的方法可以明显提高产生涡流的能力,是一种有效而又合理的改进办法.     

气水分离器的流场计算

分析了气水分离器的通流特性对船舶主柴油机进气量增压系统的影响，提出了气水分离器的科学设计对增压系统乃至主机的性能都有着直接的重要作用，进而借助于计算流体力学方法对气水分离器的内部流动进行了数值模拟，采用的计算方法从根本上避免了直角坐标网格的锯齿形边界所诱发的强烈湍流作用，得出了疏水槽拐角处小扩散段的存在抑制了大涡的发生，也使流动阻力大为下降的结论，指出前弯型疏水槽是气水分离器结构设计的必然选择，而前弯的弯钩型疏水槽又是一种减阻效果最明显，疏排水性能最好的气水分离器结构。     

基于CFD的仿生非光滑表面柴油机螺旋进气道对进气过程质量流率的影响分析

通过在柴油机螺旋进气道表面增加仿生非光滑单元体,运用catia软件和gambit软件进行模型建立及网格划分,应用fluent软件和动网格技术对柴油机工作时的瞬态进气过程进行CFD分析;对比分析得出仿生非光滑表面显著提高了进气过程中进气道内气体的流速和质量流率。     

入口位置对喷淋塔流场影响的数值模拟

利用FLUENT软件对三种不同入口位置的喷淋塔的内部两相流场进行了三维数值模拟.在计算中气相采用标准k-ε模型计算,SIMPLE算法.重点研究了不同入口位置的喷淋塔内的流场及压力的分布情况.计算结果表明,对同一喷淋塔,入口位置不同对塔内流场有很大的影响.此结果对喷淋塔的设计及其改进具有一定的参考价值.     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用生产的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率。     

柴油机螺旋进气道主要结构参数对气流的影响

本文根据对195柴油机螺旋进气道的试验结果,综合分析了螺旋进气道的主要结构参数对螺旋气流和切向气流的流动与配合的影响。文中指出,气道某一结构参数的改变有可能导致其他相关参数的改变。文中还提出了修改气道时应遵循的一些规律。     

螺旋进气道设计参数对涡流比影响的数值分析

采用计算流体力学软件Converge对一款车用柴油机进行了气道和缸内流动的数值计算,主要研究柴油机螺旋进气道结构设计参数对缸内涡流比的影响.通过修改螺旋进气道的3个主要结构设计参数,研究了其对缸内涡流比的影响规律.结果表明:当单独改变螺旋室高度、涡壳切割量以及螺旋进气道转角3个结构设计参数,使其取值分别为13mm,1.27mm以及0°时,缸内涡流比获得最大值;同时修改多个结构设计参数时,其对涡流比的影响存在相互制约的作用;通过Converge软件实现了螺旋进气道多结构参数的数值研究,对实际气道的设计具有重要的指导意义.     

内燃机进气稳态流动的数值模拟

利用ＳＩＭＰＬＥ方法，在适体正交曲线坐标网格下计算了内燃机进气过程中固定气阀升程的红内稳态流场。与实验结果对比，得到了合理的速度场及湍动能分布。发现气阀出口截面上的流动不能简单处理成出口或入口；大升程时气阀边缘处速度很高，此处的结构对流量系数有较大的影响。     

车用四气门汽油机气道及缸内流场的瞬态模拟

为指导结构设计，缩短开发周期，在486QE车用四气门汽油机研发过程中，利用计算流体力学软件Star-CD对其气道及缸内流场进行了瞬态模拟．采用基于模板的动网格生成技术，快速生成计算网格，计算并给出了速度场和湍动能场．模拟结果表明，气道内流场未出现死区和逆向流动，气道结构设计合理；缸内流场中出现明显的滚流，在压缩上止点以大尺度滚流的状态存在，高湍动能区位于火花塞附近，有利于火焰传播．样机的台架试验数据表明，功率、油耗、扭矩和排放指标都达到了预期目标值．     

切向/螺旋进气道稳流实验与数值仿真

为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件Fluent数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡流比及流量系数与实验结果具有较好的一致性.通过仿真流场分析发现,随着气流逐渐远离气缸盖,垂直于气缸轴向的截面上速度分布越规整,越易形成单一方向的旋涡.研究结果表明,数值仿真可以较准确地得到直观的进气道和缸内流场,补充了稳流实验.     

差分格式对柴油机进气流动模拟计算结果的影响

研究差分格式对柴油机进气流动模拟计算结果的影响. 利用三维计算软件FIRE,对双进气道柴油机进气道的稳流试验进行了模拟计算. 对动量矩方程、连续性方程、湍流方程的数值解法使用了不同的差分格式,对比不同条件下进气的质量流量和涡流转速,并和试验结果进行对比. 结果表明,不同情况下质量流量的计算值相差很小,和试验值之间的误差较小;涡流转速的计算结果相差很大,当选择高阶差分格式,同时选择适当的混合因子时,涡流转速的计算值和试验值吻合得很好.     

多缸柴油机进气管三维定常湍流流场数值分析

采用任意拉格朗日 欧拉 (ALE)法 ,对多缸柴油机进气管管内流动进行三维稳态可压缩湍流数值模拟 .计算物理模型针对实际进气管形状 ,湍流模型采用k ε双方程模型 ,进出口边界采用给定压力边界条件 .以某一非增压 6缸柴油机进气管为例 ,对 6分支歧管出口同时打开的情况获得了速度场 ,揭示了进气管管内流动特性 ,为进一步进行各缸进气不均匀性分析奠定了基础 .     

螺旋流光整加工中旋涡流流场的数值模拟研究

运用CFD软件Fluent和Gambit对加有阶梯形套管和锥形套管的等直径工件孔内旋涡液流场进行了数值模拟,模拟结果用流线图、切向速度径向分布图等表示,通过对结果的分析比较得出了结论,为今后螺旋流光整加工的实验研究提供了依据。     

射流角度对流体控制矢量喷管的影响

采用基于雷诺平均的三维N-S方程和RNGk-ε湍流模型对某型喷管射流注入时的全流场进行了数值模拟,计算结果和试验数据符合良好。为研究射流注入角度对喷管流场的影响,数值模拟了9组射流角下的喷管流场,计算结果表明:射流垂直壁面注入时产生的推力矢量角最大,逆流注入气流对喷管流场的改变要明显大于顺流注入气流的影响,但产生的损失也较大。     

螺带-螺杆搅拌槽内流动与剪切特性的数值模拟

以高黏物系混合为背景,采用数值模拟方法,选用高黏强剪切稀化流体为研究对象,考察了桨叶几何结构对螺带-螺杆搅拌槽内的流场及剪切特性的影响,研究内容包括流场精细结构(轴向速度及剪切速率分布)及搅拌槽宏观特性参数(轴向循环流量及体积平均剪切速率).计算发现,对搅拌槽内轴向速度影响最为显著的几何结构参数为螺带宽度(w_(HR)),随着w_(HR)/d_(HR)由0.05增大至0.20,最大向下无量纲轴向速度(u_z/u_(tip))_(maxD)由0.09增大至0.34;w_(HR)/d_(HR)=0.13时,搅拌槽内轴向循环流量Qz达到最大;搅拌槽内剪切速率与桨叶宽度及直径成正比,与螺距成反比;壁区影响最为敏感的为桨叶直径;s_(HR)/d_(HR)=0.4时,搅拌槽内体积平均剪切速率最高.最后,综合考虑搅拌槽内流场及剪切特性的几何效应,给出了螺带-螺杆搅拌桨设计建议.     

MPC模块三分支联接湍流流场的数值模拟

用任意拉格朗日－欧拉（ＡＬＥ）法模拟了ＭＰＣ模块的二维定常可压缩湍流流场．以某一型号发动机的ＭＰＣ排气系统为例，对仅支管进气及支管总管都进气两种情况获得了速度场和压力场，揭示了ＭＰＣ模块三分支联接湍流流动特性，也为用ＡＬＥ法模拟ＭＰＣ模块三维流场奠定了基础．     

空化喷嘴内部流场的数值模拟

根据喷嘴的结构特点,建立了角形空化喷嘴和风琴管形空化喷嘴的三维结构模型和数值模型,选用RNGk-ε湍流模型,采用SIMPEC算法进行数值计算。结果表明,在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流进入圆柱段后产生明显的负压,与周围介质发生强烈的空化作用,有利于空化气泡的产生。在特定参数下(圆柱段直径d=1mm、圆柱段长度S=3mm、扩散段长度L=8mm、出口扩散角=30°),角形喷嘴的空化效果优于风琴管形喷嘴。