船用柴油機(jī)氣體流動(dòng)的數(shù)值模擬.pdf

1、在內(nèi)燃機(jī)工作過程中，氣流運(yùn)動(dòng)占有十分重要的地位。組織良好的氣流運(yùn)動(dòng)是改善燃燒過程、提高熱效率和降低排放的有效途徑。數(shù)值模擬方法因具有費(fèi)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(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)氣體流動(dòng)方面的研究。本文針對濰柴動(dòng)力股份有限公司170系列直噴式船用柴油機(jī)，其氣道穩(wěn)流試驗(yàn)時(shí)，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(jī)為例，進(jìn)行了氣道穩(wěn)流試驗(yàn)數(shù)值模擬和缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的三維瞬態(tài)數(shù)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(nèi)氣體流動(dòng)的瞬態(tài)模擬，確定了該發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室形狀對燃油霧化和混合氣形成的影響。 為使模擬計(jì)算同穩(wěn)流試驗(yàn)具有可比性，兩者采用相同的邊界條件及評價(jià)方法。標(biāo)準(zhǔn)氣道模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比表明，數(shù)值模擬所得流量系數(shù)和渦流比與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，氣道數(shù)值模擬結(jié)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(shí)，能使氣道產(chǎn)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(jì)算結(jié)果表明，其氣道穩(wěn)流試驗(yàn)所測渦流比變化范圍大，是在氣缸蓋的生產(chǎn)過程中因機(jī)加工和鑄造等方面的誤差較大所致。因此，生產(chǎn)中應(yīng)設(shè)法控制或降低這些誤差，提高產(chǎn)品制造精度，以確保獲得良好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。 應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對8170柴油機(jī)在進(jìn)氣和壓縮過程中氣道—?dú)忾T一氣缸內(nèi)的瞬態(tài)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表

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