四气门柴油机进气道性能的试验研究

利用所研制的单独气道和四气门柴油机试验缸盖系统，研究了进气道的不同形状组合、两进气道布置的相对位置对四气门柴油机进气道性能的影响。气道布置角度的变化对流量系数影响不大，但对无因次涡流有很大影响。单气道工作方式下，这种影响取决于气道形式，对切向气道的影响较螺旋气道大；两组合气道工作方式下，这种影响取决于气道形状的不同组合及两气道之间的相对位置，两个螺旋气道组合时影响最大。     

低压空气辅助缸内直喷汽油机进气道设计

以2.0L四气门进气道喷射汽油机为样机,设计低压空气辅助缸内直喷汽油机,运用CFD仿真技术与气道稳流试验相结合对其进气道进行设计.建立了原进气道喷射汽油机进气道的三维仿真模型并进行计算和分析,表明气道流通能力不够强,有强滚流运动;气道内部三维流场分析结果说明部分区域存在气体滞留现象,通过气道稳流试验台对仿真结果进行了验证.根据低压空气辅助直喷汽油机对缸内气流运动特性的要求,在CFD仿真软件中对进气道结构进行了优化,通过调整气门杆附近的截面积、削弱滚流强度,提高了进气道的流通能力,同时改善了局部气流滞留现象.     

基于参数化的螺旋进气道造型

研究了应用非均匀有理B样条(NURBS)来描述气道外形的方法。结合4BV95柴油机进行了螺旋进气道三维造型设计。通过输入关键参数实现了螺旋进气道的参数化过程。利用FIRE软件对参数化前后的螺旋进气道进行了流动数值模拟,分析了结构参数对气道流动特性的影响,为气道的结构改进提供了依据。     

螺旋气道几何参数对流动特性的影响

本文分析了螺旋进气道在生产过程中的偏差而导致气道几何参数的变化对气道流动特性的影响。     

4气门柴油机进气道的设计模拟及试验匹配研究

通过对国内外多种机型4气门柴油机进气道进行试验和数据分析,并结合自主开发4气门柴油机进气道的实践经验,提出了4气门柴油机进气道的性能影响因素和设计要点,为4气门结构更广泛地应用在国产柴油机上提供有益的借鉴。     

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。     

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。     

螺旋进气道结构参数对气道性能的影响

对某柴油机参数化螺旋气道的结构参数进行调整,研究其对气道性能的影响,从而得到了相关规律,可以为螺旋进气道的性能优化提供指导作用。     

四气门柴油机进气门出口流速的分布

对四气门柴油机在两个进气道单独和同时开启的情况下，利用热线风速仪测量进气门出口全圆周速度分布，并通过动量矩流率的计算，分析了两个进气道气流相互影响的变化规律及其主要影响因素。结果表明，在进气过程中，两个进气道之间的气流相互影响，造成了两进气门出口速度的再分配，进而导致了缸内气流绕气缸轴线动量矩流率的变化。动量矩流率的总量与两气道单独开启时相比有明显减少，这是两气道的组合涡流比小于单独气道涡流比的主要原因。两进气道之间的干扰程度与作用结果取决于气道本身的结构形状和相对位置。     

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。     

直喷式柴油机进气流场的数值模拟研究

螺旋进气道特性(流量系数和无量纲涡流数)对柴油机性能有重要的影响。本文介绍了螺旋进气道的逆向设计方法,利用计算流体力学软件对进气流动进行了计算模拟,在稳流气道试验台上验证了计算结果的准确性,获得了流场压力、速度、湍动能等参数分布规律,为气道的设计与改进提供了理论依据。     

395型柴油机进气系统的改进

针对395型柴油机进气涡流弱、充气效率较低的缺点，作者对原进气道进行改进，得到了一个高涡流的新气道，并采用优化设计的方法设计高次方型新进气凸轮，用一维不稳定流动模型进行了充气效率的对比计算。试验结果表明，进气系统的改进对改善柴油机的性能起到了重要作用。     

TY290柴油机进气道改进

通过TY290柴油机进气道石膏模型的稳流模拟试验，对进气运的结构尺寸作了改进，提高了进气道的涡流比和平均流量系数，改善了进气道的品质和TY290柴油机的性能。     

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。     

基于数值仿真的蝶阀性能对比分析

以连续性方程、三维雷诺平均N-S方程和基于各向同性涡粘性理论的k-ε方程组成蝶阀内部流动数值模拟的控制方程组,并根据数值计算具体要求,设定出适当的边界条件,采用结构与非结构网格相结合有限体积法对控制方程组进行离散,应用CFD软件Fluent对双偏心蝶阀、单偏心蝶阀、桁架式蝶阀以及龟背式蝶阀进行内部三维湍流流动数值模拟的对比分析.通过对数值模拟结果的分析和对比,在获得蝶阀宏观性能曲线的基础上,分析其内部微观流场结构与宏观外部特性之间的关系.通过分析,桁架式蝶阀全开时的过流特性最优,双偏心蝶阀改善了阀门的动力特性和逆向自密封性,使它具有优良的调节特性和增加阀门的使用寿命.通过对比分析,获得四种蝶阀的性能以及各种蝶阀的特点,从而为蝶阀的设计和选用提供参考.     

柴油机螺旋气道数字化设计方法

通过系统分析柴油机螺旋气道几何结构以及气道敏感区域对气道流通性能的影响关系,确定了构建螺旋气道的关键结构参数。提出了一种以气缸盖结构为约束条件,涡流比为设计目标,再进行流量系数优化的螺旋气道数字化设计方法,建立了螺旋气道参数化数学模型,开发了一款柴油机螺旋气道数字化建模软件。针对一款自主开发的卧式两缸柴油机螺旋气道的设计要求,采用螺旋气道数字化建模软件建立了螺旋气道数字化三维模型,进行了模型光顺性分析和流通性能分析。分析结果表明,螺旋气道数字化设计方法具有一定的可行性和通用性,只需提供气缸盖结构、流通性能(涡流比和流量系数)的设计要求,通过该数字化设计方法和建模软件就能设计出满足要求的螺旋气道。