柴油机燃烧室几何形状对缸内气流运动影响的模拟研究

针对三种不同形状的柴油机燃烧室,利用AVL Fire软件对缸内气流运动进行模拟研究,分析了燃烧室几何形状对柴油机缸内气流运动的影响.研究表明,哑铃型燃烧室带有平底凸台和较小缩口率可以加强燃烧室内的涡流强度保持性,促进油气混合,活跃后期的扩散燃烧,对改善柴油机排放性能有利.     

燃烧室形状对醇醚燃料发动机燃烧和排放影响的数值模拟

为了研究燃烧室形状对醇醚燃料发动机燃烧和排放特性的影响,在压缩比不变的条件下,设计了5种不同形状的燃烧室,运用AVL_Fire软件对具有不同形状燃烧室发动机的燃烧过程进行了模拟计算。结果表明,缩口燃烧室E内气流运动最强烈,缸内平均压力较高,NO和soot排放很低;直口燃烧室A的缸内压力最低,噪声小,NO和soot排放较低;敞口燃烧室B的NO排放最高,soot排放较低。尖底凸台对气流的导流效果比圆底、平底凸台要好,更利于挤流的形成和发展。缩口燃烧室内的挤流强度比直口、敞口燃烧室强烈。     

船用柴油机燃烧室结构分析

为探索不同燃烧室结构对大缸径船用柴油机燃烧和排放的影响,基于原机燃烧室,新设计了6种不同形状的燃烧室,采用AVL Fire软件建立燃烧室仿真模型,并结合涡流数和均匀系数来对缸内流动、混合和燃烧过程进行数值模拟分析。结果表明：燃烧室直径和凹坑深度等参数会对缸内流动产生很大影响,凹坑深度较大的缩口燃烧室能产生较强的涡流从而改善燃烧,而浅坑的开口燃烧室的缸内燃烧状况较差。同时发现,只有在缸内涡流和湍动能都较大的情况下才能使燃烧更充分。从发动机性能和排放结果来看,缩口燃烧室G1的功率输出增加4.6%,排放与原机基本持平;直口燃烧室G4在略低于原机的功率输出下,NOx排放降低43.3%;开口燃烧室的做功能力较差。     

燃烧室形状对缸内直喷CNG发动机燃烧特性影响的数值模拟

为了研究燃烧室形状对于缸内直喷CNG发动机燃烧特性的影响,以6105型CNG发动机为研究对象,利用AVL-FIRE软件建立该型发动机模型,将三类典型的燃烧室(缩口型,直口型,敞口型)进行对比。分析缸内的湍动能分布、速度场、温度场等数据后得出:直口型燃烧室缸具有较强的湍流运动,涡团与CH4的浓度分布有利于稳定火核的形成,提高燃烧速度,动力性较好。     

燃烧室对醇醚燃料发动机排放影响的数值模拟

为了研究燃烧室形状对醇醚燃料发动机排放的影响,应用AVL_Fire软件模拟研究5种不同形状的燃烧室对发动机燃烧过程和排放的影响。结果表明:不同形状的燃烧室对湍动能的影响主要在上止点附近;不同燃烧室内NO的生成区域较大,基本遍布于整个燃烧室内,而Soot主要分布在温度高的油束附近和凹坑壁面处;直口燃烧室A和敞口燃烧室B内的Soot排放均较低,NO排放均较高;缩口平底燃烧室D的NO排放很少而Soot排放高;缩口尖底燃烧室E内的NO和Soot排放均较低,具有较好的排放特性。     

柴油机本体优化对燃烧性能和排放的影响

为通过非道路国四排放法规限值,对柴油机本体进行优化,以降低发动机本体的NOx排放和PM排放。基于CFD计算,根据模拟温度场云图,保持压缩比不变,改变燃烧室喉口的形状和面容比,减少燃烧室纵向涡流强度,抑制缸内燃烧速度,降低NOx的排放。同时,通过提高共轨压力,优化喷油器的位置和凸高,让油束落在燃烧室的最佳位置,使燃油和空气充分混合并减小挤流区的燃油比例,有效减少PM的生成。根据计算最优的燃烧室、喷油器方案进行试验,与原机排放对比,NOx、PM分别降低了30%、5%,发动机本体的排放水平尽量接近T4排放水平,降低后处理系统开发难度。     

活塞燃烧室结构对高负荷柴油机经济性和排放的影响

针对某高负荷柴油机开展了燃烧室结构设计与柴油机性能关联因素的研究。研究过程中,燃烧室高度和容积保持恒定,燃烧室凸台高度、锥度和喉口直径作为设计与评价变量。研究的三种燃烧室结构包括:标准燃烧室(A);增加凸台高度并且喉口采用敞口形式的燃烧室(B);具有与标准燃烧室相同凸台高度但减少了锥度并且喉口采用敞口形式的燃烧室(C)。对该三种燃烧室进行了数值模拟计算与柴油机实验对比工作。研究表明,具有较高凸台且喉口采用敞口形式的燃烧室促进了燃料与空气的混合,提高了柴油机的经济性,有效降低了柴油机排放。     

燃烧室结构对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动,并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理,建立基于化学反应动力学的端面进气天然气转子发动机三维动态数值模拟模型。通过与试验数据进行对比和分析,验证模型的可靠性。在此基础上,研究燃烧室结构对端面进气天然气转子发动机的缸内流场、温度场和中间产物浓度场的影响。结果表明,当燃烧室凹坑布置于转子曲面长度方向的前端和转子曲面宽度方向的中心时,燃烧过程同时利用了燃烧室后部的滚流以及燃烧室中部高速流区对火焰的加速作用,缸内整体燃烧速率最大。同时,其缸内压力最大以及中间产物OH的生成量也最大,其压力峰值比中置凹坑燃烧室提高了19.9%,但其NO质量分数仍在0.5%以内。     

柴油机燃烧室不同结构对缸内流场的影响分析

运用三维建模软件Pro/E、有限元分析软件ANSYS Workbench和流体分析软件CFX三种软件进行联合仿真,研究燃烧室结构对柴油机缸内的速度场及压力场影响。先运用Pro/E进行三维建模,再通过ANSYS Workbench对其划分网格,最后通过ANSYS Workbench中的CFX模块对其不同燃烧室形状进行速度场及压力场分析,所得结果对分析提高燃油利用率和燃烧效率,为燃烧室的形状优化提供了依据。     

基于计算流体动力学分析的增压发动机燃烧系统优化

利用STAR CD软件,对增压发动机缸内流动进行了数值模拟,研究了不同进气道和燃烧室设计对缸内流动过程的影响。研究表明,高滚流比气道和四挤气燃烧室方案下,燃烧系统缸内瞬态滚流比和湍动能均得到提高,且湍动能中心更靠近气缸中心。基于研究对增压发动机燃烧系统进行了优化,在1 500 r/min满负荷时,优化后燃烧持续期曲轴转角减小了3°CA。     

柴油机燃烧室匹配参数对撞壁喷雾特性的影响

利用高速纹影摄像技术,研究了喷油器喷孔角度、喷孔与活塞顶面间的撞壁距离、燃烧室缩口半径和凸台夹角对柴油撞击燃烧室壁面后喷雾特性的影响。研究结果表明,试验条件下适宜的喷孔角度为75°,增大喷孔角度可以促进喷雾撞壁后的油气混合,但是喷孔角度过大会增加油束撞击气缸盖和气缸套的风险;适宜的撞壁距离为4.2mm,即压缩上止点前15°CA（CA指曲轴转角）,较小的撞壁距离会促进喷雾液滴在凹坑区域的碰撞与黏结,而较大的撞壁距离不利于燃烧室中心区域的空气利用;此外,适当增大缩口半径可以促进燃油与空气的混合,减小燃烧室壁面的燃油湿壁面积;改变凸台夹角可以控制撞壁后喷雾在燃烧室中心区域的扩散速度。     

Effect of piston bowl shape on the in-cylinder flow characteristics of IC engines

Numerical simulation of the in-cylinder flow for internal combustion (IC) engine with different bowl shapes has been performed. The LES models are applied to a piston-cylinder assembly with a stationary valve and a harmonically moving piston. Gas motion inside the engine cylinder determines the thermal efficiency of an IC engine, and combustion chamber geometry affects the performance of the IC engine. Comparison of the flow characteristics inside the engine cylinder equipped with different piston geometries shows that the squish flow affects the turbulence generation process near the top dead center during compression stroke. The A-type combustion chamber with reentrant shape is shown to have higher radial velocity and turbulence intensity in the piston bowl compared with other types. Results of these simulations aid in the improved understanding of the effect of intake and compression process of piston geometry on the in-cylinder flow. The detailed flow characteristics inside the in-cylinder for different piston bowl shapes can offer basic guidelines to improve the combustion process.     

普通机床加工发动机缸盖球形燃烧室的工艺试验

发动机缸盖是发动机的关键零部件.发动机缸盖的燃烧室容积,直接影响到发动机的工作性能,所以在发动机缸盖制造过程中,最终必须保证发动机缸盖燃烧室的形状、表面粗糙度、尺寸精度、容积等一系列参数,从而保证发动机总机性能.     

Two-Dimensional Piston Ring Lubrication—Part II: Elastic Ring Consideration

A two-dimensional analysis for piston ring lubrication is presented by considering elastic deflection, EHL and cavitation effects. A numerical procedure is developed for solving hydrodynamic pressure and oil film, thickness shape due to ring deflection and elastic deformation. An elliptic cylinder liner and elastic ring are considered to investigate the circumferential flow effect which has been ignored in previous studies. Results for a typical automotive engine demonstrates that the elastic deflection and deformation of the piston ring have a tendency to reduce the gap caused by the noncircular cylinder. Under the high combustion chamber pressure, the minimum film thickness tends to have a uniform value in the circumferential direction. In turn, this provides a level of control of circumferential flow when the combustion chamber pressure is low. However, the elastic deflection of the piston ring always creates a potential for large blow-by around the piston ring gap area when the cylinder is non-circular. The two-dimensional analysis presented also reveals a reduction of piston ring oil film thickness due to the circumferential flow compared to one-dimensional analysis.     

Calculation on cylinder pressure fluctuation by using the wave equation in KIVA program

Cylinder pressure fluctuation during combustion process of internal combustion engine is closely related to combustion noise and knock.The current studies are based on cylinder pressure test to obtain ...     

扁平扇形喷嘴的设计研究

对侧向V型狭缝式扁平扇形喷嘴的内部结构参数设计方法进行了研究.使用该方法对一个喷嘴进行了设计,实际使用中喷洒效果符合要求.分析得出了侧向V型狭缝式扁平扇形喷嘴内部结构参数和流量阃的关系:喷嘴内圆柱面半径和V型槽底部至内圆柱面轴线的距离必在一族等式约束曲线上取值,且曲线随流量增大而上移;当内圆柱面半径一定时,喷嘴流量随V型槽切口深度增大而非线性增大;当V型槽切口深度一定时,喷嘴流量随内圆柱面半径增大而非线性增大.     

气缸套滑珩工艺概述

气缸套是发动机的心脏部件,其内表面与活塞顶部、活塞环、气缸盖底面一起构成了发动机的燃烧室,并引导活塞的往复直线运动,所以气缸套内表面既是装配表面又是工作表面,其加工质量的优劣直接影响到发动机的装配性能和使用性能。     

基于数值模拟优化分析的某型汽油机发动机燃烧系统正向开发

文中主要基于喷雾标定的结果进行发动机缸内燃烧系统的正向开发和优化.在喷雾试验数据的基础上建立了喷雾模型,并利用喷雾模型和发动机相关数据进行了缸内燃烧计算,分析了缸内流场和油气混合情况.分析表明:缸内流场方面,在压缩冲程中不同工况下均形成了非常明显的滚流流场,同时滚流比大小的变化存在明显的"双峰"现象,不同工况下均有燃油...     

柴油机缸盖冷却水腔三维流动数值模拟分析

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象,采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量,并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况, 为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据,从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求;流经各缸的冷却液流量分配合理;“鼻梁区”冷却效果较好,且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化,可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。