内燃机实现稀薄燃烧技术的缸内流场分布规律研究

采用数值仿真和试验研究相结合的方法,对缸内混合气体的流场分布规律进行数值模拟,对运算结果进行了分析,发现气体的压力场、温度场、速度场等流场的分布随点火提前角、空燃比、温度和压力的变化而发生改变的规律,为点火系统的能量计算提供实验依据,使稀薄燃烧最终得以实现.     

装载机冷却系统流场均匀性的CFD分析

运用CFD数值模拟技术,引入速度均匀性指数和速度变异系数的概念定量分析装载机冷却系统流场均匀性程度,利用速度矢量图、旋转涡量占比等值分布图分析装载机冷却系统流场不均匀的原因。研究表明,流场速度均匀性指数等于09时,与速度变异系数等于025时的流场均匀性相当,速度均匀性指数可以作为诊断流场是否均匀的标准;比较不同截面上的流场均匀性评价指标发现,散热舱内流场的均匀性在入口段表现优秀,在冷却风扇上下游却不合格,且均匀性程度沿冷却空气的流动路径逐渐降低;旋转涡量占比大是导致冷却系统流场不均匀的主要原因。试验测试结果验证了CFD数值模拟的可靠性,可为装载机冷却系统设计提供有效指导。     

离心压缩机级间加气的出口流场特性

为了使离心压缩机中间某级加气后出口流场特性不影响其后所有级的运行及整机效率,以数值模拟的方式对离心压缩机的中间级加气结构内部三维流场进行了详细的研究.采用修改回流器叶型、增加叶片数目、增加叶片长度、修改叶片尾部型线为直线等方法消除了回流器叶片的分离与回流.同时,采用修改回流器子午流道型线及扭叶片代替直叶片的方法保证了出口流场的均匀性,使混合段出口气流角沿径向变化范围缩小了近20°.结果表明,依照上述方法对各部分加气结构进行合理设计及结构优化,得到了较为均匀的级间加气出口流场,可有效解决下一级进口流场畸变问题.该研究工作为设计高性能的中间级加气式离心压缩机提供了依据.     

采空区流场非线性渗流的改进迭代算法

针对冒落采空区风流移动同时存在紊流、过渡流、层流的非线性渗流问题,结合有限元方法,提出以变渗透系数的达西(Darcy)渗流反复迭代求得非线性渗流.计算中根据迭代方法的特点,为改进迭代算法振荡性收敛效果,引入动态收敛因子(即初始收敛因子和阻尼收敛因子),讨论了收敛因子对收敛过程的影响,通过合理联合选取初始收敛因子和阻尼收敛因子,使迭代的收敛速度更快.与Darcy渗流相比,采空区非线性渗流速度场趋向于平缓,计算结果与实际流态更接近.得到采空区风压等值线与流函数线正交的流网、漏风强度分布(速度场),给出了采空区流态变化与过渡的分布结果.迭代方法满足工程要求.     

人体上呼吸道中呼吸气流特性的研究

基于医学CT（ computed comography）扫描得到的原始图片,利用图像辨识技术,重建一个包括鼻腔、咽、喉和主气管的真实人体上呼吸道的三维几何结构．采用大涡模拟法求解其复杂几何结构内的气体流动现象,计算中采用与实际呼吸过程相对应的呼吸强度来仿真呼吸过程．讨论和分析呼吸道内气流和压力的分布特性和规律．结果表明：在咽部由于突缩几何结构的存在,导致速度剧烈上升和压力的急剧下降;在吸气和呼气过程中流场结构和压力的分布存在较大的差异;随着呼吸强度增大,呼吸道内最大速度增大,内外压力差也增大。     

汽车排气消声器内部流场和声场数值分析

应用数值分析方法对某汽车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析．在此基础上针对消声器存在的问题对其进行了改进设计．经实验验证,分析结果与实验结果吻合较好,表明数值分析方法能准确的模拟排气消声器性能,是排气消声器性能预测和改进设计的有效方法．     

基于CFD的气流式皮清机内部流场

利用基于CFD(computational fluid dynamics)的数值分析方式,对进口风速、排杂槽口宽度等参数改变引起的气流式皮清机内部速度场和压力场变化进行了仿真分析.采用速度矢量分析了进口风速的影响:进口风速为15 m/s时最佳,风速过低或者过高都易于引起堵塞;采用了压力云图及压力分布分析了排杂槽口宽度的影响:排杂槽口宽度为20 mm,进口风速为15 m/s时无向外排风现象,且向内补风风速最低,清杂及落棉的综合效果最佳.数值分析结果与试验验证结果相同,表明用CFD数值分析的方式可以为气流式皮清机的运行参数调节提供优化分析.     

有旋流燃烧器的流场研究

采用ｒ－ｚ子午面与ｒ－θ横截面将三维湍流场进行分解,成功地完成了有旋流湍流场的数值计算。比较分析了直射流与有旋射流的燃烧室内流场的特征。     

内燃机缸内冷态湍流流动及传热的二维数值计算

阐述内燃机缸内冷态湍流流动和传热的一种二维数学模型，即用数值方法求解控制缸内气体流动和传热的一组偏微分方程组，得到缸内流场及温度场，进而求出壁面处温度的变化规律．计算是基于控制容积法，采用可在轴向伸缩变化的轴对称动坐标系．在压力较正方程和Ｋ－ε湍流模型中均考虑了流体的压缩性效应，旋流也作为因变量之一纳入了计算．对平顶及带凹坑的燃烧室的模拟计算结果与实验数据相吻合．     

椭圆气缸内燃机的稳流试验及其性能预测

本次稳流试验用来预测新颖的椭圆气缸往复式内燃机的性能。实测数据和分析结果表明,椭圆截面气缸内燃机此起等容积正圆截面气缸内燃机,增大了进、排气门,从而提高了充气效率;或在充气效率不减的条件下,大幅度提高转速或增压,以实现发动机的高强化。     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

内燃机水冷系统除垢技术研究

分析了内燃机冷却系统的结垢和锈蚀机理，论述了内燃机冷却系统化学除垢的基本原理和方法，给出了通过化学制剂进行内燃机冷却系统除垢的配制技术及其除垢效果分析。     

氢内燃机及整车性能试验研究

为探索氢燃料应用于内燃机及车辆的各项性能,在一款2.0 L汽油机的基础上,重新设计发动机各系统及部件,研制出氢内燃机和样车,并进行了台架和整车试验.试验结果显示:氢内燃机功率和扭矩比同排量汽油机均下降40%左右,但最高指示热效率和有效热效率分别可达到40.4%和35.0%,NOx排放主要受混合气当量燃空比的影响.氢内燃机及整车各系统工作正常,动力性能也满足开发要求.氢内燃机汽车CO和HC排放显著降低,NOx排放仅为0.057 g/km,比国Ⅳ标准低了28.75%,具有良好的排放性能.     

圆筒燃烧室旋流流场的研究

本文介绍圆筒燃烧室内双股同心旋转射流物理模型实验与数值模拟的研究结果。数值模拟按著者最近提出的湍流涡量输运方程,采用ψ-ω方法及K-ε湍流双方程模型,Rodi提出的壁函数,以及Spalding教授等提出的计算湍流回流的方法。本文工作表明,用涡量—流函数法及K—ε双方程模型计算强旋流及回流是可行的。     

CFD在内燃机中的应用

介绍了计算流体力学(CFD)的技术及其工作原理,阐述了CFD的应用对象,特别是在内燃机上的应用.概述了CFD技术在国内外的应用现状,并对其进行了展望.