船用柴油機氣體流動的數值模擬.pdf

1、在內燃機工作過程中，氣流運動占有十分重要的地位。組織良好的氣流運動是改善燃燒過程、提高熱效率和降低排放的有效途徑。數值模擬方法因具有費用低、周期短、信息量大，能充分反映幾何形狀的影響程度等特點，被廣泛地應用于內燃機氣體流動方面的研究。本文針對濰柴動力股份有限公司170系列直噴式船用柴油機，其氣道穩(wěn)流試驗時，所測不同氣缸蓋渦流比隨氣門升程的變化曲線相差較大的問題，以8170柴油機為例，進行了氣道穩(wěn)流試驗數值模擬和缸內氣流運動的三維瞬態(tài)數值

2、模擬。通過穩(wěn)態(tài)模擬，找出了氣道渦流比變化范圍大的成因，并通過缸內氣體流動的瞬態(tài)模擬，確定了該發(fā)動機燃燒室形狀對燃油霧化和混合氣形成的影響。 為使模擬計算同穩(wěn)流試驗具有可比性，兩者采用相同的邊界條件及評價方法。標準氣道模擬結果與試驗結果的對比表明，數值模擬所得流量系數和渦流比與試驗結果基本吻合，氣道數值模擬結果具有一定的可信度。另外，從兩者渦流比隨氣門升程的變化曲線來看，切向氣道氣門座孔加工出的偏心倒角，對氣道形成渦流的能力

3、影響比較大，尤其是在氣門開度較小時，能使氣道產生相對較大的渦流比。 對切向氣道氣門座孔無倒角和切向氣道傾斜2種方案的模擬計算結果表明，其氣道穩(wěn)流試驗所測渦流比變化范圍大，是在氣缸蓋的生產過程中因機加工和鑄造等方面的誤差較大所致。因此，生產中應設法控制或降低這些誤差，提高產品制造精度，以確保獲得良好的發(fā)動機性能。 應用動網格技術，對8170柴油機在進氣和壓縮過程中氣道—氣門一氣缸內的瞬態(tài)流場進行了數值模擬。模擬結果表

4、明，在進氣過程初期，缸內氣流運動是紊亂的；隨后，逐漸形成多個小渦流；到進氣過程中后期，單一大尺度進氣渦流形成并逐步得到發(fā)展、穩(wěn)定和加強。而壓縮過程初期，在進氣渦流繼續(xù)保持的同時，壓縮渦流形成；到壓縮過程后期，擠壓渦流出現，氣流以螺旋方式從氣缸進入燃燒室，同時缸內的滾流逐漸加強。壓縮過程中缸內氣體的平均湍動能隨曲軸轉角的增大呈先減小后增大再減小的趨勢。壓縮上止點附近氣缸邊緣的湍動能很弱，而氣缸中部擠流區(qū)域的湍動能則相對很強。水平方向的渦流