可变气门升程与正时对直喷汽油机缸内流动特性的影响

利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程,分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律。结果表明:减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及湍动能显著增加,但在压缩末期的滚流比要略小;在小气门升程下,进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍动能显著增加,在距上止点5mm,10 mm,15 mm的3个横截面上,早开和晚开进气门会使最大平均湍动能分别增加28.29%和43.47%,20.7%和40.81%,23.07%和49.58%,但在压缩后期间,进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍动能影响不大;在小气门升程下,进气门的开启时间对压缩末期湍动能的分布有较大的影响,早开或者晚开进气门会使缸内的湍动能趋于一致。     

天然气发动机缸内湍流流动的CFD研究

提出了一种新的压燃式天然气发动机燃烧系统,采用CFD软件对不同燃烧室几何参数下的缸内湍流场进行了模拟计算。结果表明,通道直径从8 mm增加到14 mm时,燃烧室内湍动能有所减少,但湍动能分布变得更加均匀,且副室中心区域的湍动能增加;通道倾角从40°增大到60°时,副室内中心区域的湍动能增加;此外,通道位置和副燃烧室形状对湍流运动也有一定的影响。     

四气门汽油机进气阶段缸内流场研究

基于一台四气门汽油机对其进气阶段缸内流场进行研究。通过逆向建模建立发动机流体域CAD模型,将其保存为STL格式导入到CONVERGE中进行面网格的处理,之后进行计算参数的设置并计算。文章采用RNG k-ε模型作为缸内流场和湍流过程的数学模型。计算完成后进行可视化后处理,得到了缸内流场和湍动能的分布情况。分析之后得出结论:高速进气射流是缸内湍流的主要来源,高速进气射流对流场的形成起了决定性作用,缸内流场中高湍动能区位置合理,有利于增加火焰传播速度,提高燃烧稳定性。     

高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究,着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明:提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能,增强燃油破碎;当喷射压力提高到30 MPa之后,进一步提高喷射压力时索特平均直径(SMD)变化不明显,但小粒径占比显著增加;对于变截面喷孔,变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大,其SMD最小,小粒径占比最多,有利于喷雾质量提高;与渐缩形喷孔相比,渐扩形喷孔出口处湍动能较大,有利于喷雾初次破碎,然而较多的空泡堵塞喷孔,喷孔出口处流速较低,不利于燃油二次破碎。     

长大隧道压入式施工通风三维动态数值模拟分析

长大隧道在主隧道贯通前的施工通风问题是多年来长期制约隧道通风的一个重要难题,虽然工程实践中不断探索解决办法,但效果一直不是特别理想。利用有限元分析软件对设置有竖井的长大隧道在主隧道贯通前的压入式通风的湍流动能、通风速度场、空气压力场、有毒气体浓度场进行了三维动态数值模拟。模拟结果标明,设置有通风竖井的长大隧道采用压入式通风,有毒气体排出快,通风效果好;但仅依靠竖井进行自然通风不能达到快速排出有毒气体的目的,必须借助在竖井内安装风机等通风设备对风流进行合理引导。     

基于缸内流动喷雾燃烧CFD仿真的直喷汽油机燃烧系统优化设计

对一款1.0L三缸增压直喷汽油机,建立了燃烧系统CFD仿真模型,并详细描述了换气、喷油器喷雾特性等边界条件的设置。分析了其额定功率点下的缸内瞬态流动、喷雾、混合气形成以及燃烧过程。原设计状态下,点火前缸内湍动能分布以及燃油浓度分布不够合理,火焰传播不对称,存在爆震风险。通过优化设计进气道及活塞冠面,缸内滚流运动及点火前湍动能提升,燃油浓度分布改善,燃烧速度加快约3°CA,同时由于omega涡流降低,排气侧湍动能改善,火焰均匀传播到气缸四周。最终的设计方案下,滚流、湍动能、火花塞周围流场、湿壁、燃油浓度分布以及火焰传播均能满足工程目标。在随后的单缸光学可视化发动机试验中,各工况下的混合气形成、湿壁及燃烧均能满足要求。     

换气与压缩过程对汽油机燃烧特性的影响研究

针对增压气道喷射汽油机进行了发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响研究,对比了两种状态下的气门升程与配气正时,基于发动机试验台架测试数据,重点分析了发动机动力性、经济性和燃烧特性。试验数据表明了配气相位的改变对燃烧有较大的影响,可使燃烧效率大幅度提高,爆震倾向减小。同时基于AVL-fire软件进行发动机进气与压缩过程三维CFD分析,分析结果表明:对燃烧特性的影响不能仅靠瞬态滚流比和缸内平均湍动能进行判断,真正影响燃烧的是火花塞附近湍动能的变化,即发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响来自压缩上止点火花塞附近的湍动能。     

车用冷却水泵的分析与优化

因某公司车用冷却水泵工作效率低下,故对该水泵进行流场分析。将水泵的内部流场模型导入Fluent中进行计算分析,得到水泵流场的速度、压力及湍动能分布图。分析结果发现该水泵存在压力、湍动能分布不均,易发生汽蚀和能量消耗,故对该水泵模型结构优化后再对新、旧水泵的分析结果进行比较和计算,发现优化后的水泵工作效率得到提高。     

火花塞对汽油机缸内湍流的影响

针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2 000r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数。结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现。采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响。     

发动机进气及压缩过程工质运动强度度量的研究

结合某4气门汽油机进气系统CFD算例及国外相关研究进展,分析了应用涡流比和滚流比作为发动机工质运动强度的度量的不足之处。提出对于稳态CFD分析,可应用流经气门最小流通截面的单位质量工质动能流量与单位质量湍动能流量来评价宏观和微观的工质运动强度,对于进气及压缩过程的瞬态CFD分析,可应用缸内单位质量工质的动能与湍动能来评价宏观和微观的工质运动强度,并探讨了两者在进气及压缩过程的变化规律。     

圆筒型SCR后处理器性能分析

文章在理论及数值模拟的基础上分析圆筒消声器内部结构对整体性能的影响,进行无载体及有载体构型的模拟计算;获得其压力场、速度场,通过对比得到后处理器内部阻力产生部位、湍动能集中点等;同时进行实车压降及排温试验,得到相关数据为设计提供参考及依据。     

进气道对增压汽油机流动特性及性能的影响

基于某款增压发动机,通过C FD软件对不同进气道的进气组织及燃烧过程进行模拟计算,并分析了气道对发动机着火特性和燃烧参数的影响。研究结果表明：减小气道拐角半径 R或进气门直径,均可提高发动机滚流比和湍流强度;火花塞处较低的湍动能强度不利于火焰中心的形成;湍动能较强区域位于燃烧室中间区域更有利于点火之后火焰向四周迅速传播,优化了发动机的燃烧过程。     

4气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟

不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ4102 4气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道—气门—气缸系统中的气体流动进行了三维数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。     

基于CFD的SUV空气动力学特性与仿真分析

为提高SUV的空气动力学性能,文章阐述了造型与空气动力学相结合的汽车造型开发流程,利用CFD方法对某SUV的空气动力争洼能进行模拟,模型模仿风洞试验,得出该车的风阻系数为0．343,根据该车压力分布、气流流动分布以及湍动能分布情况,对车身局部区域的造型提出优化建议,最终使车型空气动力学性能满足设计要求。     

液力缓速器三维数值模拟及性能预测

采用标准k-ε模型和SIMPLEC算法对液力缓速器内部流场进行了数值模拟,计算结果揭示了流道内湍流流动的速度分布、压力分布和湍动能分布规律,从而分析出该型叶轮流动的特点.在流场分析与计算的基础上,提出了液力缓速器性能预测方法,对规定工况点的性能进行了预测,并分析了预测结果和试验结果差异的原因.     

活塞形状对点燃式天然气发动机性能的影响

结合天然气发动机的性能优化,在一定压缩比下,设计了两种不同形状的燃烧室,对缸内气体流动及燃烧过程进行了数值模拟,并在台架上进行了试验验证。模拟得出了不同结构燃烧室的湍动能、火焰前锋面位置、燃烧放热率等,结果表明,中心凹陷燃烧室效果较好,与中心凸起燃烧室相比,产生的湍流强度较大,燃烧速度更快,克服了天然气燃烧速度慢的缺点,因此动力性和经济性较好,然而NO排放量也较大。     

CFD的水泵数值分析

CFD模拟可以直观了解产品内的复杂流动现象,对提高设计能力、改进和优化设备具有重要的作用。文章建立了发动机冷却水泵的实际工作模型,对水泵体内部的三维湍流流场进行CFD模拟;研究了水泵内部复杂流场中各个位置上压力分布、速度分布和湍动能情况;分析水泵的水力损失,对发动机水泵的扬程和水力效率性能进行分析和预测,计算结果与试验结果相差不超过8％,表明利用CFD数值模拟分析具有很高的可靠性,能充分反映水泵内部流动的复杂情况,可以为水泵结构设计和性能改进提供理论依据。     

内部EGR对柴油机燃烧排放性能影响的研究

本文提出一种采用双峰排气凸轮实现内部EGR的方案,并利用AVL FIRE软件对某柴油机的工作过程进行三维数值模拟,研究了内部EGR对发动机进气过程中缸内气体流场、湍动能分布、O2浓度分布、放热率和燃烧排放物的影响规律,进行了采用与不采用内部EGR 8个工况的排放对比试验,验证了双峰排气凸轮方案对降低柴油机NOx排放的效果,为低成本改进柴油机的燃烧排放性能提供了参考。     

竖井开挖对路基变形影响的数值分析

该文通过数值模拟,分析了某竖井开挖对既有路基变形性能的影响。为了预测竖井开挖对路基变形的影响,分别计算了竖井开挖过程中和竖井开挖后移动荷载作用时路基的变形。分析结果表明,竖井开挖时引起路基变形较大,路基开挖后移动荷载作用时对路基的变形影响较小。根据计算结果,结合工程经验,路基开挖对路基的变形和列车的运行影响很小。     

基于模拟计算的GDI发动机燃烧室优化设计

利用AVL Fire软件,对一款高压缩比直喷汽油机的缸内流动及喷雾过程进行了数值模拟,研究了不同燃烧室设计方案对缸内流动过程的影响。结合滚流、旋流、湍动能、缸内当量比分布等8项评价指标,分析了不同方案对混合气形成的改善效果。通过分析计算结果,并引入优化率对燃烧室设计进行评估,评估结果表明,最优方案在高转速工况和低转速工况的优化率分别达到了25.3%和23.4%,发动机缸内混合气的形成过程得到了明显的改善。