大气道压差对气体滚流强度的影响

在自行研制的气道稳流试验台上研究了发动机气道内大气道压差对气体滚流强度的影响。试验表明，气门升程和气道压差小时，难以形成充分发展的湍流，无量纲滚流强度呈上升趋势，并且波动较大；充分发展时，可压缩气体的滚流强度恒定不变，不可压缩气体的滚流强度比真实值偏大，误差大小只与压力比有关，并随着压力比的增大而增大。     

大气道压差对气体流量系数的影响

在自行研制的气道稳流试验台上研究了大气道压差对气体流量系数的影响,在实验基础上结合相关的理论知识对其进行分析,为工业化应用提供参考。试验表明,气门升程和气道压差小时,难以形成充分发展的湍流,无量纲流量系数波动较大;充分发展时,可压缩气体的流量系数恒定不变,不可压缩气体的流量系数比真实值偏小,误差大小只与压力比有关,并随着压力比的增大而增大。     

应用变压差技术的气道稳流试验研究

根据发动机气道流动特性,应用变压差技术测量了6135型柴油机缸盖进气道的流动特性。试验全过程只需确定气门最大升程时,模拟气缸与环境气压的初始压差满足流经气道内的空气为充分发展的湍流条件,就可采集对应于各气门升程下的流量和涡流角动量等试验参数,并用Ricardo和FEV方法计算平均流量系数和涡流比,其计算值与定压差试验结果基本相同。此方法操作简单,易于实现气道稳流试验的全自动化,可提高生产线上批量缸盖检测效率。     

圆孔式新型流量计特性研究

基于孔口出流的原理,研究设计了圆孔式新型流量计。通过试验研究的方法研究了圆孔式流量计的输水流量与输水开度,压力水头之间的关系。研究表明,该装置在输水开度一定时,输水流量随着压力水头的增大而增大,呈乘幂函数关系,开度对压力敏感系数的影响不大;压力水头一定时,输水开度随着输水流量的增大趋势而增大;同时拟合得到了该流量计输水流量、开度、压力水头之间的经验公式,经验公式的计算值与实测值有较好的一致性。研究为该新型流量计在现代工业中被推广使用具有重要价值。     

基于特征矢量的汽油机缸内气流运动特性研究

运用基于双特征角的气道稳流测试系统,对四气门电喷汽油机缸内不同测试平面内的气流运动进行了试验、分析及评价。引入特征矢量的概念,利用缸内滚流运动矢量轨迹图及不同气门升程下发动机缸内气流运动特征矢量表,分析了缸内不同气流运动形式的气流强度、作用平面、矢量方向,宏观地反映了缸内气体流场的运动特性及分布规律。在发动机进气系统的优化过程中,为组织缸内气流最优化作用区域及适当强度的气流运动,改善汽油机性能提供了新的方法和全面的数据依据。     

增压柴油机气道流量系数评价与稳流特性研究

理论推导了增压柴油机考虑气体可压缩性的流量系数计算公式,建立了直气道稳态流动仿真模型,研究了进气压力与气道压差对直气道稳流特性的影响。结果表明:当气体可压缩性较强时,Ricardo评价公式的计算结果偏离真值的程度越大,不适用于增压气道性能的评价,理论推导的流量系数计算公式能够适用于增压气道流通能力的评价计算;可压缩性对气体流动的影响与进气压力无关;与相对压差r有关,随着r的增加,可压缩性对气体流动的影响逐渐增强;当r一定时,随着进气压力的增大,平均流量系数C_(aver)逐渐增大,增大幅度逐渐减小;当进气压力一定时,随r的增大,C_(aver)先增加后减小;r_(max)随着进气压力的增加近似呈线性递减。     

断面形态对支流分流比的影响研究

明渠侧向取水受取水口门形态的约束,水流流态紊乱,对支渠引水影响很大。对此采用Mike21数值模拟手段模拟3种边坡系数分别为0、1、2的断面在流量1~10 L/s下的水流运动,分析分流口门处的流态,研究各参数对分流比的影响。研究结果表明:相同边坡系数,随着上游来流流量的增加,回流区范围增大,有效宽度减小,收缩系数减小,分流比减小;相同流量,随着边坡系数的增大,支流内回流区范围变小,有效宽度增加,收缩系数增大,分流比增大;随着弗劳德数的增加,分流比逐渐减小,且边坡系数越大,变化越明显。最后获得了分流比与弗劳德数与收缩系数之间的关系式,相关度较好,并得到了验证。     

四气门柴油机进气道稳流试验研究及数值模拟

对四气门柴油机的单螺旋、单切向、组合气道进行了气道稳流试验,测量出流量系数和涡流比。保持与气道稳流试验相同的边界条件以及气道评价方法,通过CFD软件FIRE对上述3种气道进行三维稳态数值模拟,计算2~10mm各气门升程下的流量系数和涡流比。将稳流模拟所得结果与气道稳流试验所得结果比较,两者吻合良好,偏差都在5%范围内,验证了数值模拟计算的可行性。对缸内气流的速度场、湍动能等值线场进行了分析,得出3种气道的涡流流动特征,组合气道的两气流发生干涉,导致该处有一定的流量损失,同时在干涉区存在倒流现象。     

高速部分流泵整机非定常流动数值模拟

为研究高速部分流泵内部由于叶轮和蜗壳之间动静干涉作用引起的压力脉动的机理,采用计算流体动力学软件Fluent中的滑移网格技术,对该泵在3种工况下（0.5Q0,1.0Q0,1.5Q0）的整机进行非定常数值模拟,捕捉到3个不同时刻不同流量下的蜗壳区中间截面的静压分布图,并对蜗壳内壁面设置的9个监测点速度以及静压进行快速傅里叶变换,得到压力脉动的时域和频域图.模拟结果表明：在相同流量下,各流道内的静压随着时间改变不大;在同一时刻,随着流量的增大静压变大;压力脉动呈周期性变化,且随着流量的增大,幅值也增大;在0.5Q0的工况时,监测点4的幅值最大且振动最为剧烈;在设计工况和大流量时,监测点5的压力幅值最大,且各个监测点频域幅值随流量的增大而逐渐增大,这表明流量对高速部分流泵的振动有极大的影响,且喷嘴区域的振动最为严重.     

液体射流泵内部流动分析:Ⅱ理论计算参数确定

推导了射流泵理论模型方程中计算参数与断面几何和流动参数的关系,利用数值模拟结果,确定了理论模型中的计算参数,分析了理论计算参数随流量比的变化规律．结果表明:反力分布系数c1与吸入面积比c在最优工况近似相等,而随着流量比偏离最优工况,两者偏差增大;利用c值代替c1值不会导致理论计算结果显著误差;工作流体速度一定条件下,动量修正系数k1不随流量比变化而变化,近似为常数;k2随流量比变化呈双曲线形状,随着流量比增大,逐渐趋近于1;喷嘴流速系数1、吸入管路流速系数4为常数;扩散管入口断面流速分布均匀性对扩散管流速系数3值有重要影响;喉管流速系数2及喉管入口收缩段流速系数5随流量比增加而线性减少,是影响理论计算结果的主要参数．理论计算结果与试验结果吻合较好,验证了计算参数确定方法的可行性和理论模型的可靠性．     

内燃机气缸内滚流比的预测与分析

常用的滚流公式计算结果大于气缸内流场的LDA或热线风速仪实测结果,通过分析滚流形成的物理过程,提出临界曲轴转角概念,指出在临界曲轴转角内滚流无法形成,上一循环残余废气的滚流角动量是0,充气效率也对滚流角动量有影响,包含这些因素的滚流比数学表达式更合理。     

进气道布置对两气门柴油机进气门口空气运动的影响

在稳流模拟试验台上，利用研制的柴油机试验缸盖、气门口三维流速测量装置，用热线风速仪测量了不同进气道布置方案下的进气门口三维流场，分析了进气门口三维流场产生的缸内空气动量矩流率，揭示了进气道的布置对柴油机进气门口空气运动影响的变化规律。进气道布置角度的变化对柴油机气门口流场及动量矩流率产生很大影响。各速度的大小和切向速度分布曲线发生较大变化，并随升程的增大而更加明显；对螺旋气道的动量矩流率影响较大，随升程的增加影响增大；对切向气道的动量矩流率影响更为明显，随着升程的增加影响减小。     

四气门直喷式柴油机缸内流场试验研究

通过螺旋气道与不同进口面积切向气道的组合试验，分析了各种组合进气系统的流通特性，发现通过改变切向气道进口面积就能很容易地实现涡流比的调节。利用热线风速仪对模拟缸内空气流动进行了测量，结果表明4气门柴油机进气过程中在远离缸盖的平面内形成稳定的旋涡，其涡流中心偏离气缸中心。揭示了4气门柴油机进气涡流的形成过程及缸内流场的特点，详细探讨了切向气道进口面积和气门升程对缸内流场的影响。     

回流孔径对磁力驱动离心泵内部流动的影响分析

为研究回流孔径变化对磁力驱动离心泵内部流场及水力性能的影响,分别以6、8、10 mm等3种不同回流孔径的磁力驱动离心泵模型,通过定常、非定常以及流热耦合等数值计算与外特性试验相结合的方法,开展了回流孔径变化对磁力驱动离心泵外特性、内部流场、温度场以及压力脉动特性的影响规律研究。结果表明,(1)回流孔径的变化对磁力驱动离心泵的扬程、效率及泵内部流场的影响较小,其中随着回流孔径的增大,磁力驱动离心泵扬程及效率呈下降趋势;(2)回流孔径的变化对冷却循环流道内的流场、温度场以及压力脉动性能的影响较大,其中随着回流孔径的增大,冷却循环流场内的压力分布逐渐减小,湍动能分布呈增大的趋势,冷却循环流道的冷却效果逐渐变强,另外回流孔径变化对传播进入冷却循环流场的压力脉动强度影响较小,对冷却循环流场内的压力脉动衰减速度影响较大。综上可知,回流孔径变化对泵内流场的影响较小,对冷却循环流道内的流动特性影响较大。     

EGR对增压柴油机排放特性的影响

对于轻型车用增压中冷柴油机,应用真空驱动的弹簧膜片式EGR阀,真空度由控制器根据输入的电压信号量决定,从而控制EGR阀的开度,研究了在不同工况下EGR阀的流通特性,分析了柴油机的HC、CO、NOx排放,烟度和比油耗随EGR率的变化规律。     

闸阀调节过程的三维模拟及其动态模型

为了研究泵系统调阀过程的瞬态特性和内流机理,在一维分析软件Flowmaster中建立了包含管路、阀门和泵在内的仿真模型,并以三维简化闸阀为模型,采用Fluent 6.2进行计算,对开启过程的非定常内部流动进行数值模拟研究.采用动网格的方法分析了阀门开启过程中阀芯运动引起的流场变形.结果表明:直线特性和对数特性的调节阀都具有快开特性,即流量变化对阀门的相对开度相当敏感,当阀门开度为10%～20%时,水击压力迅速下降;而通过内部流态分析可知,在阀门开度较小的工况下,阀后流场紊乱,造成较大的水力损失,使阻力系数值增加,当阀门开度小于50%时,稳态和瞬态工况下阀门的阻力系数值有较大的区别.由分析可知,研究阀门开启过程的瞬态特性,以及建立内部流态模型,都不能完全按照通常的稳态理论进行,尤其对阀门开度较小的工况,应对其进行一定程度的修正,以保证计算结果的正确性.