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涡流强度对燃油喷雾影响的数值模拟

涡流强度对燃油喷雾影响的数值模拟

作者：梁丽重庆交通大学

学位级别：硕士

柴油机燃烧过程的好坏,基本上决定了柴油机的动力性、经济性和排放性。燃油的雾化质量是影响燃烧过程最重要的因素。喷雾混合的物理过程是一个瞬变的、多维多相的复杂过程,包括燃油喷射、雾化、液滴的裂化与聚合、油束扩散、蒸发、碰壁... 详细信息

柴油机燃烧过程的好坏,基本上决定了柴油机的动力性、经济性和排放性。燃油的雾化质量是影响燃烧过程最重要的因素。喷雾混合的物理过程是一个瞬变的、多维多相的复杂过程,包括燃油喷射、雾化、液滴的裂化与聚合、油束扩散、蒸发、碰壁、喷雾和空气运动等相互作用及混合等多个过程,是这些过程的综合与叠加。目前,内燃机的燃油喷雾过程的研究大多都是采用试验研究,但这往往会存在着一些问题,如:实验研究时,实验复杂、困难;耗时、耗力;仪器设备落后、实验得出的数据精度不够等等。因此,弄清喷雾雾化机理,研究喷雾特性的影响因素和变化规律,探明喷雾与空气的混合过程,从而合理组织燃烧对于提高发动机的性能是至关重要的。论文首先论述了燃油的喷射雾化机理、喷雾特性及其影响因素;利用三维软件CATIA建立燃烧室模型;然后分析了燃油喷雾过程的数学模型（质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程）和物理模型（雾化模型、碰撞模型、破碎模型、湍流扩散模型、动态曳力模型）;通过运用FULENT对不同涡流强度下燃油喷雾过程进行数值模拟,得出了涡流强度对燃油喷雾的影响规律。本文对不同涡流强度时燃油喷雾过程进行数值模拟,能较清楚地得出不同涡流强度时燃油喷雾过程速度、浓度、压力的具体分布情况。通过分析得出了燃烧室内涡流的存在有助于燃油与空气的混合;随着涡流强度的增大燃烧室内的燃油平均浓度逐渐减小,涡流强度越大,燃油和空气的混合越均匀。这为进一步研究涡流强度对燃油喷雾的影响提供了依据。

关键词：涡流强度燃油喷雾数值模拟

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入料涡流强度对旋流器分级性能的影响

矿山机械 2015年第6期43卷 89-95页

作者：张明张大卫张铱鈖樊民强太原理工大学化学化工学院山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

采用试验和数值模拟的方法,研究了旋流器入料涡流强度对分级性能的影响。在相同入料体积流量条件下,通过特定的装置产生了2种不同涡流强度的入料,所得到的分级性能结果明显劣于直流入料时的分级性能,涡流强度越强,分级性能越差。通过对... 详细信息

采用试验和数值模拟的方法,研究了旋流器入料涡流强度对分级性能的影响。在相同入料体积流量条件下,通过特定的装置产生了2种不同涡流强度的入料,所得到的分级性能结果明显劣于直流入料时的分级性能,涡流强度越强,分级性能越差。通过对3种入料条件下旋流器流场的数值模拟,发现随着入料涡流强度加大,切向速度显著降低,轴向速度不对称性加大,流场径向窜动加大,空气柱迅速缩减甚至消失,这些都对分级过程不利。模拟结果揭示了入料涡流强度变化对旋流器分级性能影响的内在机制,可为改善通过溢流串联的两段旋流器的分级性能提供了理论依据。

关键词：涡流强度旋流器分级性能数值模拟速度分布

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水泵进口预旋及涡流强度测试新技术

灌溉排水学报 2003年第3期22卷 57-60页

作者：朱红耕陆林广奚斌刘丽君扬州大学水利学院江苏省水利科技咨询中心江苏南京210000

设计不良的泵站进水建筑物 ,在不带泵运行的情况下 ,也会引起水泵进口水流预旋和吸水管内涡流 ,改变水泵的进水条件 ,恶化水泵的能量特性和汽蚀特性。提出了观测泵进口水流预旋和测量泵进口涡流强度的新技术。通过丝线流场显示技术 ,观... 详细信息

设计不良的泵站进水建筑物 ,在不带泵运行的情况下 ,也会引起水泵进口水流预旋和吸水管内涡流 ,改变水泵的进水条件 ,恶化水泵的能量特性和汽蚀特性。提出了观测泵进口水流预旋和测量泵进口涡流强度的新技术。通过丝线流场显示技术 ,观察喇叭口进口水流的预旋 ;采用旋度计测定水泵吸水管内涡角的大小 ,可定性和定量地评判水泵进水设计 ,优化进水设计方案 ,确保水泵有良好的进水条件 ,提高水泵装置运行的安全性和可靠性。

关键词：水泵预旋涡流强度测试技术进水设计丝线流场显示技术旋度计吸水管涡角

高喷射压力与涡流强度对直喷式柴油机性能的影响

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内燃机学报 1998年第2期16卷 127-132页

作者：姚春德天津大学

在不采用废气后处理装置的前提下，研究了柴油机采用直列泵系统是否能够满足严格的排放法规和低燃油消耗量的要求。报告了在一台模拟增压中冷的单缸四气门直喷式柴油机上采用高喷射压力的直列泵，改变涡流强度、喷孔尺寸、喷孔数与燃烧... 详细信息

在不采用废气后处理装置的前提下，研究了柴油机采用直列泵系统是否能够满足严格的排放法规和低燃油消耗量的要求。报告了在一台模拟增压中冷的单缸四气门直喷式柴油机上采用高喷射压力的直列泵，改变涡流强度、喷孔尺寸、喷孔数与燃烧室形状等参数时，对柴油机性能影响的试验研究结果。结果表明，用直列泵结合低涡流的燃烧系统满足现行的排放法规是可行的，但已达到了极限。若排放法规进一步严格，则需要增加辅助措施。

关键词：喷油系统涡流强度柴油机直喷式喷射压力

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柴油机缸内两相流卷吸效应对燃烧模式的影响

汽车工程 2023年第4期45卷 672-680,707页

作者：杨淼林学东李德刚刘迎澍吉林大学汽车仿真与控制国家重点试验室长春130022

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式,本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室:缩口型燃烧室和扩口型燃烧室,通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现:喷射初期油束贯穿背景气流时,油... 详细信息

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式,本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室:缩口型燃烧室和扩口型燃烧室,通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现:喷射初期油束贯穿背景气流时,油束表面小尺度涡流引起的卷吸效应是形成预混合气的主要原因;对一定的喷射条件不同背景气流直接影响卷吸效应;缩口型燃烧室喷射初期卷吸作用强,预混合速率较快,且大部分燃料在燃烧室内部强滚流的作用下快速扩散燃烧,所以属于预混合扩散燃烧(PDC)模式,虽预混合燃烧占比小,但高温区宽;扩口型燃烧室虽喷射初期卷吸效应相对较弱,预混合燃烧速率较低,但油束冲击壁面凸台后形成二次预混合过程,使预混合气形成持续期延长,预混合燃烧占比大,形成双预混合扩散燃烧(DPDC)模式,通过这种DPDC燃烧模式可减小高温区域面积,由此有效抑制NO_(x)的生成。

关键词：燃烧模式卷吸效应涡流强度 NO_(x)生成机理

前置翼片式涡流发生器对燃烧室氢气燃料掺混特性的影响

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空气动力学学报 2023年第3期41卷 33-43,I0001页

作者：吴龙王江峰李龙飞王丁非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室南京210016 南京航空航天大学航空学院南京210016

超声速来流与燃料的充分掺混是超声速燃烧的关键技术,直接关系到吸气式高超声速推进系统的总体性能。本文通过在射流口前安装翼片式涡流发生器以促进燃料与空气的掺混。基于SSTk-ω湍流模型的RANS方法,对带有翼片式涡流发生器的超燃冲... 详细信息

超声速来流与燃料的充分掺混是超声速燃烧的关键技术,直接关系到吸气式高超声速推进系统的总体性能。本文通过在射流口前安装翼片式涡流发生器以促进燃料与空气的掺混。基于SSTk-ω湍流模型的RANS方法,对带有翼片式涡流发生器的超燃冲压发动机燃烧室模型内氢气横向喷流冷流流场进行了数值模拟,对比分析涡流发生器高度和长度不同的条件下燃烧室内的流场结构、涡流强度、氢气与空气掺混特性、燃烧室总压损失的规律。结果表明,翼片式涡流发生器能够提高涡流强度并大幅提高燃烧室内的掺混性能。随着涡流发生器高度和长度的增加,流场结构间的干扰增强,导致涡流强度和穿透深度增加,从而提升掺混效率。与不安装涡流发生器情况相比,涡流发生器能提升氢燃料的穿透深度超过170%,减少燃料掺混距离70%以上。更加复杂的流场结构同时会增大燃烧室的总压损失,并随着涡流发生器高度和长度的增加而增大。相较于掺混性能的提升,总压损失的增大幅度相对小很多,说明通过合理的参数选择,翼片式涡流发生器能够有效提升燃烧室的掺混性能。

关键词：涡流发生器横向喷流超燃冲压发动机燃烧室涡流强度掺混特性总压损失

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柴油机螺旋进气道充气系数与涡流强度的分析

常州技术师范学院学报 1999年第2期5卷 55-60页

作者：贝绍轶常州技术师范学院机械工程系常州213001

本文对直喷式柴油机螺旋进气造的两个性能参数充气系数与涡流强度进行了分析，并通过气道试验找出了这对参数最佳配合的方式。

关键词：螺旋进气道充气系数涡流强度柴油机直喷式

仿生非光滑表面对车用柴油机螺旋进气道流通特性的影响

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吉林大学学报（工学版） 2014年第3期44卷 668-674页

作者：隗海林王海洲倪伟新陈运峰李君吉林大学交通学院长春130022 吉林大学汽车工程学院长春130022

为了使半开式燃烧室柴油机具有较强的进气涡流,将凹坑、凸包、U形沟槽和V形沟槽4种仿生非光滑单元体应用到柴油机螺旋进气道内表面。使用CATIA、Hypermesh和Fluent软件对仿生非光滑表面进气道进行了CFD数值模拟分析。通过对4种非光滑表... 详细信息

为了使半开式燃烧室柴油机具有较强的进气涡流,将凹坑、凸包、U形沟槽和V形沟槽4种仿生非光滑单元体应用到柴油机螺旋进气道内表面。使用CATIA、Hypermesh和Fluent软件对仿生非光滑表面进气道进行了CFD数值模拟分析。通过对4种非光滑表面以及光滑表面进气道的流量系数和涡流比进行对比分析发现:在流量系数变化程度较小的情况下,仿生非光滑表面进气道可以显著提高涡流强度。

关键词：动力机械工程非光滑表面螺旋进气道流量系数涡流强度数值模拟

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对旋轴流风机叶顶形态对其性能的影响

液压与气动 2019年第5期43卷 58-63页

作者：李鑫鑫高贵军邢亚东杨冰冰太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 矿山流体控制国家地方联合工程实验室山西太原030024 山西省矿山流体控制工程技术研究中心山西太原030024

为了探究改变叶顶结构对风机性能的影响,采用Fluent对不同叶顶形态的对旋轴流风机性能进行数值模拟。分析了不同叶顶形态对风机效率、全压、叶顶泄漏流和泄漏涡的影响。结果表明:风机效率随叶顶开槽长度的增加而增大。在开槽长度和深度... 详细信息

为了探究改变叶顶结构对风机性能的影响,采用Fluent对不同叶顶形态的对旋轴流风机性能进行数值模拟。分析了不同叶顶形态对风机效率、全压、叶顶泄漏流和泄漏涡的影响。结果表明:风机效率随叶顶开槽长度的增加而增大。在开槽长度和深度相同时,与第一级叶轮相比,改变第二级叶轮的叶顶形态对风机性能的改善更加显著。与后缘相比,在叶顶前缘开槽对风机性能改善更大。叶顶开槽后,间隙处形成泄漏涡,且叶顶泄漏流入口处涡流强度明显提高,可有效削弱叶顶泄漏流的发展,改善风机性能。

关键词：对旋轴流风机叶顶形态数值模拟泄漏流涡流强度