内燃机进气道和缸内三维流场数值模拟

内燃机进气道及缸内气体的流动是一种十分复杂的三维湍流运动，对燃油的喷射、混和气体的形成、燃烧和排放有重要影响。利用数值模拟方法是了解气流运动、发展变化规律及气流与燃烧关系的主要手段之一。采用瞬态咬合法模拟气阀和活塞的运动，采用分块划分网格技术形成计算域的整体网格。微分方程的计算求解基于ＫＩＶＡ－３程序，加入以上子程序，计算针对四冲程柴油机的进气过程进行模拟计算。     

柴油机排气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机排气过程气体的流动直接影响到排气管换热、发动机噪音、废气再循环系统设计等,对柴油机整体性能起着重要作用.因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE,在进气压缩、喷雾燃烧过程多维瞬态数值模拟基础上,对柴油机排气过程流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算给出排气过程中气体的流场分布,为柴油机排气系统的优化设计提供重要的理论指导.     

6110柴油机喷雾过程的多维瞬态数值模拟研究

将柴油机全体燃烧室部件(气缸盖-气缸套-活塞组)作为一个耦合体,在对耦合体进行传热数值模拟的基础上得到喷雾过程缸内计算的壁面边界条件.利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE,在进气压缩过程多维瞬态数值模拟基础上,对6110柴油机喷雾过程进行多维瞬态数值模拟研究.通过计算,着重分析缸内两相流动,燃油喷射、雾化以及喷雾粒子的空间分布等.     

内燃机气道及缸内气体流动特性研究

本文对某型号内燃机气道稳态流动和缸内气流运动特性进行了研究.气道流动特性稳态计算结果与气道稳流试验结果相吻合,流动特征参数偏差在3%左右.瞬态计算结果表明,在进气行程初期,缸内涡流和湍流迅速增强,随后涡流变化缓慢,而湍流强度迅速下降.在气门叠开时,存在进气和排气回流现象.进气时,进气阀边缘处是缸内气体最大速度出现位置,气门最大升程时该处速度达到134.4m/s;切向气道缩口处最大速度高达134.7m/s,此处存在一定的进气节流损失.     

直喷柴油机火焰浮起长度的数值模拟研究

采用三维CFD模型模拟了直喷柴油机缸内喷雾燃烧过程,模拟缸压曲线得到了实验的验证.通过高温区与喷嘴之间的稳定距离来确定柴油机火焰浮起长度,研究在不同进气条件下火焰浮起长度的变化情况.该模型成功地预测了火焰浮起长度随着初始进气压力的增大而减少,随着进气温度的升高出现先增大后减少的趋势.同时模拟了在不同EGR率下柴油机缸内燃烧情况,发现火焰浮起长度和燃料着火延迟时间都随EGR率的增加而增大.     

直喷式柴油机燃烧数值计算研究

以KIVA-3为计算平台,对4气门直喷式柴油机的早喷燃烧、预喷燃烧和传统燃烧三种燃烧方式工作过程进行了模拟计算,得以下结论:早喷燃烧方式因喷到缸壁的油量较多,受进气涡流影响较少,同时利用喷射效应改善缸内氧气分布,因此早喷燃烧比较完全。预喷燃烧方式仍以扩散燃烧为主,预喷油燃烧改变了主喷初期油注周围的组分分布与温度分布,从而改变主喷燃油的燃烧历程。进气涡流造成的缸内流场不均匀性是影响传统燃烧方式燃烧不完全的主要因素之一。     

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…     

EGR对高压共轨柴油机燃烧过程影响的可视化研究

以某高压共轨柴油机为样机,结合AVL 513D可视化研究系统,搭建柴油机缸内工作过程可视化研究平台,进行EGR对高压共轨柴油机燃烧过程影响的可视化研究。研究表明:通过所搭建的柴油机缸内工作过程可视化平台可以直观地分析柴油机缸内燃烧过程,为合理组织缸内燃烧过程提供依据。小负荷条件下,EGR率的增加(≤30%)可以有效地缩短着火延迟期,缸内氧浓度不断降低,燃烧火焰平均温度下降,高温强辐射区域的比例也减小,导致柴油机缸内燃烧持续期延长,缸内火焰熄灭的时刻推后。     

S弯进气道优化对其内流场及性能影响研究

在数值研究大量附面层吸入对某半埋入式S弯进气遭内部流场及气动性能影响的基础上,以ISIGHT软件为平台对其进行优化,并详细对比优化前后进气道内部流场结构及性能变化,结果表明:因吸入大量附面层内低能流体,进气道内出现流动分离,周向总压畸变和旋流畸变相对均匀进气工况均显著增加;优化后,旋流畸变和周向总压畸变分别下降约44.46%和4.09%,中心线趋于前后缓急相当,扩压器前段截面面积缓慢递增,而在接近出口时急速增加,气流在此区间迅速扩压;不同厚度附面层吸入工况下,优化后进气道气动性能相比优化前均有所改善,但流动分离现象始终存在。     

活塞压缩机缸内热力过程CFD仿真

使用Fluent软件对压缩机缸内气体流场进行模拟研究,构建气缸的三维模型,以连续性、能量和动量方程作为基本控制方程,设置动网格基本参数,进而得到气流在气缸内的流场变化过程。分析缸内气体的流动状态包括压力、温度、湍动能等参数的微观变化情况,为优化改进压缩机性能提供依据。     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

各种农林废弃的生物质,经气化炉热解气化产生可燃生物制气,作为柴油为引燃燃料的双燃料发动机主要燃料,测量该发动机及柴油机在运转范围内的燃烧过程,并分析燃烧始点、最高燃烧压力及相位的变化规律。双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点较迟,在低速大负荷时比柴油机气缸最高燃烧压力及最大压力升高率要大,在其余工况比柴油机要低。     

6106柴油机性能研究及优化

本文利用内燃机工作过程数值模拟软件GT-Power,对6106柴油机工作过程进行了数值模拟计算.通过计算,分析了供油提前角、配气相位等参数对柴油机性能的影响,并将计算结果与实验值进行了比较,验证了计算的准确性.优化后的结果为柴油机的优化设计提供理论依据.     

Mixing and detonation structure in a rotating detonation engine with an axial air inlet

High-fidelity simulations of an experimental rotating detonation engine with an axial air inlet were conducted. The system operated with hydrogen as fuel at globally stoichiometric conditions. Instantaneous data showed that the detonation front is highly corrugated, and is considerably weaker than an ideal Chapman–Jouguet wave. Regions of deflagration are present ahead of the wave, caused by mixing with product gases from the previous cycle, as well as the injector recovery process. It is found that as the post-detonation high pressure flow expands, the injectors recover unsteadily, leading to a transient mixing process ahead of the next cycle. The resulting flow structure not only promotes mixing between product and reactant gases, but also increases likelihood of autoignition. These results show that the detonation process is very sensitive to injector design and the transient behavior during the detonation cycle. Phase-averaged statistics and conditionally averaged data are used to understand the overall reaction structure. Comparisons with available experimental data on this configuration show remarkable good agreement of the predicted reacting flow structure.     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性。双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力。研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析。结果表明：保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

柴油引燃天然气的双燃料燃烧机理的研究

本文介绍在一台光学发动机上,利用高速数字摄像和数据采集技术,对柴油引燃天然气双燃料发动机的着火、火焰传播、气缸内压力、压力升高率等变化规律进行的研究。结果表明,采用双燃料的燃烧方式具有明显的多点着火型的预混燃烧特点,与采用纯柴油的燃烧方式相比,燃烧持续期短、产生的碳烟少,但爆发压力高、压力升高率大。     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。     

发动机采用柴油／甲醇组合燃烧的性能研究

分别在增压和自然吸气式高速直喷柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式进行研究.试验结果表明,采用组合燃烧后发动机和纯柴油燃烧发动机相比,尾气中NOx和碳烟排放显著减少,消耗燃料的比能耗降低,组合燃烧用燃料的使用经济性优予原机;仅未燃碳氢和一氧化碳较原机有所增加,但是由于排气温度高于催化转换器起燃温度,可以通过催化转换器将其转化.     

油束撞击形成混合气及其燃烧过程的机理研究

本文介绍了用多次喷雾叠加摄影与激光粒子分析技术对燃油喷雾撞击前后的粒径、贯穿度以及喷雾锥角等因素变化所进行的观察和测量以及介绍了利用双像高速摄影技术对燃油束撞击雾化形成的混合气以及燃烧过程特点的研究。结果表明,燃油经撞击后可显著地增大油束扩散角、不同程度地影响了燃油束的贯穿度,但对燃油束撞击前后滴径变化的影响不大。混合气形成及其燃烧过程的高速摄影研究结果表明,燃油束撞击雾化对加快燃油与空气的混合并促进其火焰扩展起到重要作用。另外撞击反弹方向和喷油压力等也是影响混合气形成和燃烧的重要因素。