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发动机缸内滚流运动的稳流实验与三维数值模拟

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空气动力学学报 2008年第2期26卷 173-177,185页

作者：徐玉梁付光琦祖炳锋康秀玲刘捷天津大学机械学院天津300072 天津内燃机研究所天津300072

采用变压差法的涡流动量计式实验台和Ricardo评价方法,对四气门发动机缸内滚流运动以及气道流通系数进行了实验研究;并且根据气道稳流实验的状态与环境参数,采用RNGk-ε湍流模型、混合网格、有限体积法以及SIMPLE算法,建立了与之相对应... 详细信息

采用变压差法的涡流动量计式实验台和Ricardo评价方法,对四气门发动机缸内滚流运动以及气道流通系数进行了实验研究;并且根据气道稳流实验的状态与环境参数,采用RNGk-ε湍流模型、混合网格、有限体积法以及SIMPLE算法,建立了与之相对应的三维数值模拟分析模型,得到了气道内部与缸内流场更为详尽的数据信息。结果表明,实验气道可以在缸内产生滚流,但也存在局部的缺陷;数值模拟与稳流实验的结果吻合良好,模拟分析模型具有较高的准确性和实用价值。

关键词：发动机滚流稳流实验三维数值模拟变压差

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滚流对火花点火式发动机性能的影响

汽车工程 2001年第4期23卷 247-251页

作者：许振忠刘书亮刘德新肖浩栋天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样,都可以增加燃烧室中的湍流强度,提高火焰传播速度和燃烧速率,从而改善燃烧过程,提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结... 详细信息

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样,都可以增加燃烧室中的湍流强度,提高火焰传播速度和燃烧速率,从而改善燃烧过程,提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结果表明:新进气道的设计提高了缸内空气运动的滚流强度和流量系数,通过进气系统的优化,可以增加发动机最大转矩和最大功率输出,试验在电控燃油喷射下精确控制燃油,降低了最低燃油消耗率。

关键词：滚流发动机性能汽车燃油消耗率燃烧速率

滚流对直喷汽油机油气混合及燃烧特性影响的数值模拟研究

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内燃机工程 2013年第6期34卷 58-63,69页

作者：张振东尹丛勃郭辉程强上海理工大学机械工程学院上海200093 上海工程技术大学汽车工程学院上海201620

利用数值模拟方法分析了可变涡流GDI发动机在2 000r/min、5 500r/min全负荷工况下,涡流调节阀开启和关闭不同状态的进气-喷雾-油气混合及燃烧整个过程,评价了缸内滚流对进气流动、混合气浓度分布及燃烧特性的影响。研究结果表明:在低转... 详细信息

利用数值模拟方法分析了可变涡流GDI发动机在2 000r/min、5 500r/min全负荷工况下,涡流调节阀开启和关闭不同状态的进气-喷雾-油气混合及燃烧整个过程,评价了缸内滚流对进气流动、混合气浓度分布及燃烧特性的影响。研究结果表明:在低转速时,滚流阀关闭使缸内滚流强度明显提高,是相同气门升程涡流调节阀开启时的4~6倍,较大的滚流强度加快了缸内燃油雾化速度,有助于在点火时刻缸内形成浓度均匀一致的混合气,同时增加了点火时刻的湍动能,配合较晚的点火时刻可以形成稳定而快速的燃烧;在高转速时,通过关闭滚流阀来提高缸内滚流比的水平有限,同时进气道流通能力受到抑制,缸内进气质量仅为滚流阀开启时的2/3,较大的滚流比使点火时刻缸内湍动能过大,不利于稳定快速的火焰传播。

关键词：内燃机四气门直喷汽油机可变涡流进气道滚流多维模拟计算

汽油机废气滚流分层技术对燃烧排放特性影响的研究

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内燃机学报 2005年第3期23卷 218-223页

作者：宋金瓯姚春德姚广涛刘增勇天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

为了充分利用废气分层技术,实现既改善排放又降低能耗的目的,对汽油机滚流分层技术的燃烧、排放特性随废气再循环(EGR)率的变化规律进行了研究。根据缸内温度的变化,探讨了废气再循环(EGR)率对发动机排放的影响;根据缸内示功图和燃烧放... 详细信息

为了充分利用废气分层技术,实现既改善排放又降低能耗的目的,对汽油机滚流分层技术的燃烧、排放特性随废气再循环(EGR)率的变化规律进行了研究。根据缸内温度的变化,探讨了废气再循环(EGR)率对发动机排放的影响;根据缸内示功图和燃烧放热率的变化,分析了燃烧持续期、燃烧规律等有关因素对发动机经济性的影响。此外,还讨论了调整点火正时的必要性,以及在最佳点火正时条件下发动机燃油经济性和排放特性。研究主要集中在中速、低负荷工况,结果表明,提出的分层方式可将废气再循环率提高20%,并且在不影响CO、HC排放的情况下大幅度降低NOx排放,结合点火正时的调整,功率输出大约可提高7%。

关键词：汽油机滚流充量分层废气再循环

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新型缸内直喷发动机滚流燃烧室设计与研究

西安交通大学学报 2012年第11期46卷 17-22页

作者：卢勇裴普成晁鹏翔清华大学汽车工程系北京100084 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了获得更加节能、环保和高性能的汽油发动机,设计了一种适用于缸内直喷(GDI)发动机的新型滚流燃烧室,并将这种燃烧室应用于4G15缸内直喷发动机进行了实验研究.该燃烧室通过活塞顶上凸起面的作用,合理地组织了缸内气体流动.计算流体动... 详细信息

为了获得更加节能、环保和高性能的汽油发动机,设计了一种适用于缸内直喷(GDI)发动机的新型滚流燃烧室,并将这种燃烧室应用于4G15缸内直喷发动机进行了实验研究.该燃烧室通过活塞顶上凸起面的作用,合理地组织了缸内气体流动.计算流体动力学(CFD)仿真分析表明,在不使用垂直向下滚流进气道的情况下,该燃烧室同样可以获得理想的滚流强度.实验结果表明,4G15发动机的稀燃极限可达25～27,其中17～19是效率最高的空燃比区间,该区间的效率较原机提高了10%左右.在理论空燃比的情况下,当废气再循环率(EGR)达到7%时,NOx排放的化学计量可以降低到无EGR情况的20%以下.

关键词：燃烧室缸内直喷发动机滚流稀燃废气再循环

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汽油机缸内滚流测量方式研究

内燃机工程 2015年第5期36卷 36-42页

作者：赵鹏王天友刘大明张宪会刘书亮天津大学内燃机燃烧学国家重点试验室天津300072

针对汽油机滚流测量方式,通过气道稳流试验结合数值模拟方法对不同滚流测量方式下缸内滚流的演化规律进行了研究。研究结果表明:采用直接测量方式对滚流进行测量时,缸内滚流强度会产生大幅度跃升,而间接测量方式则变化平缓,其根本原因... 详细信息

针对汽油机滚流测量方式,通过气道稳流试验结合数值模拟方法对不同滚流测量方式下缸内滚流的演化规律进行了研究。研究结果表明:采用直接测量方式对滚流进行测量时,缸内滚流强度会产生大幅度跃升,而间接测量方式则变化平缓,其根本原因是在一定的气门升程范围缸内滚流流场由相互平衡的两股气流,演变为统一的大尺度滚流。同时发现直接测量装置的出气口直径对跃升幅度有直接影响,小的出口直径加剧了缸内滚流强度的跃升;间接测量方式在气缸中心平面具有和直接测量方式相一致的流场结构,基于间接测量模拟缸套的整流作用,其测量得到的滚流强度变化平缓。

关键词：内燃机汽油机滚流气道稳流试验直接测量方式滚流强度

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对置活塞二冲程汽油机缸内滚流的组织与利用

兵工学报 2015年第9期36卷 1601-1609页

作者：马富康赵长禄赵振峰王豪北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中北大学机械与动力工程学院山西太原030051

通过三维计算流体力学软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程(OP2S)缸内直喷汽油机的扫气、混合气形成和燃烧过程,对比分析了3种不同的缸内流动组织方案,包括:平顶活塞加均匀扫气、平顶活塞加非均匀扫气和凹坑活塞加非均匀扫气对气流运动和... 详细信息

通过三维计算流体力学软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程(OP2S)缸内直喷汽油机的扫气、混合气形成和燃烧过程,对比分析了3种不同的缸内流动组织方案,包括:平顶活塞加均匀扫气、平顶活塞加非均匀扫气和凹坑活塞加非均匀扫气对气流运动和扫气过程的影响。同时,针对采用非均匀进气腔的平顶活塞和凹坑活塞方案,分析混合气形成和燃烧过程。结果表明:均匀进气方式可组织较强的涡流,有利于扫气效率的提高;非均匀进气方式可组织滚流,有利于提高压缩过程缸内的湍动能。"凹坑活塞加非均匀扫气"的扫气系统更有利于组织滚流和维持缸内湍流强度,并在点火时刻火花塞附近形成可供稳定着火的可燃混合气。凹坑活塞燃烧室相比平顶活塞燃烧室,其缸内湍动能提高了1.5倍,燃油蒸发量提高了10%,有利于形成均匀混合气和加速燃烧过程。

关键词：动力机械工程对置活塞二冲程缸内流动滚流混合

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可变滚流对缸内流动循环变动影响的试验研究

内燃机工程 2016年第4期37卷 119-125页

作者：张宪会王天友刘大明李卫赵鹏天津大学内燃机燃烧学国家重点试验室天津300072

利用PIV技术在一台基于直喷汽油机(gasoline direct injection,GDI)改造的光学发动机上测量了缸内滚流运动,通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比,并利用本征正交分解(POD)方法将流场分解为平均流场、拟序流场、过渡流场... 详细信息

利用PIV技术在一台基于直喷汽油机(gasoline direct injection,GDI)改造的光学发动机上测量了缸内滚流运动,通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比,并利用本征正交分解(POD)方法将流场分解为平均流场、拟序流场、过渡流场和湍流流场,分析滚流运动对气流循环变动的影响。试验结果表明:翻板和挡板的组合能有效改变流场结构,使GDI汽油机缸内形成大尺度的单一滚流,滚流比提高近三倍。通过本征正交分解分析发现,拟序流场中拟序结构涡团的变动是缸内气流循环变动的主要来源。大尺度强滚流使平均流场占能比例大幅提升达30%,减少了能量向拟序流场的传递,使拟序流场循环变动降低近50%,从而抑制了缸内气流运动整体的循环变动。

关键词：内燃机直喷汽油机滚流循环变动本征正交分解

内燃机气缸内稳态滚流运动沿气缸圆周分布特性研究

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内燃机工程 2001年第1期22卷 42-47页

作者：刘伍权刘瑞林李树珉安相璧刘志刚吴良勤天津军事交通学院天津300161

采用内置式滚流测量装置对CA110 2发动机的四种气缸盖进行了滚流测量试验 ,主要测量不同气门升程下气缸内无因次滚流比沿气缸圆周的分布情况 ,同时采用Ricardo方法计算了进气终了滚流比沿气缸圆周的分布情况。结果表明 :要在全升程范围... 详细信息

采用内置式滚流测量装置对CA110 2发动机的四种气缸盖进行了滚流测量试验 ,主要测量不同气门升程下气缸内无因次滚流比沿气缸圆周的分布情况 ,同时采用Ricardo方法计算了进气终了滚流比沿气缸圆周的分布情况。结果表明 :要在全升程范围内形成方向稳定的滚流运动 ,必须对进气流采取适当的导流措施 ;气缸内气体的滚流运动强度沿气缸圆周基本按余弦或正弦方式分布 ,并且。

关键词：滚流缸内流动测量装置内燃机气缸