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某二沖程汽油機(jī)氣口 1D-3D 耦合數(shù)值模擬研究
泰州技師學(xué)院 丁秋明 2019/2/2 10:42:01
（接上頁）轉(zhuǎn)角達(dá)到100°CA ATDC附近時(shí)，優(yōu)化前后缸體排氣道縱向切面速度矢量分布圖。在曲軸轉(zhuǎn)角達(dá)到100°CA ATDC時(shí)，排氣口附近的氣流流速很高，而此時(shí)燃燒室內(nèi)的氣流流速相對(duì)較小，由于此時(shí)排氣口開啟面積小，且排氣道開口方向向上傾斜，故在燃燒室頂部形成一個(gè)流速相對(duì)較小的回流。由于此時(shí)由于排氣口開啟的面積小，且燃燒室的有效容積較小，此時(shí)燃燒室的壓力相對(duì)較大，但隨著活塞的不斷下移，排氣口的面積不斷增大，燃燒室的壓力迅速下降。此時(shí)貼近排氣口一側(cè)局部區(qū)域氣流速度較快，但排氣道整體氣流速度較慢，整體尚未形成強(qiáng)烈的有規(guī)律的氣流運(yùn)動(dòng)。采用氣口參數(shù)中值法重新優(yōu)化氣口關(guān)鍵參數(shù)后，排氣口產(chǎn)生的高速氣流經(jīng)排氣口快速流出在排氣道頂端區(qū)域形成了高速的回流運(yùn)動(dòng)，氣流速度的最大值出現(xiàn)在回流氣流的最外端與排氣道相切的區(qū)域，優(yōu)化效果明顯。此時(shí)排氣道中段及其下端同時(shí)存在若干零星的紊流[3]，尚未形成大范圍的渦流運(yùn)動(dòng)，改善效果不太明顯。氣口優(yōu)化后排氣道中上段氣流運(yùn)動(dòng)的范圍和流體速度都得到了明顯改善，有利于廢氣的快速排出和發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的提高。
3 結(jié)論
1）采用 1D-3D 耦合法分析該型發(fā)動(dòng)機(jī)氣口的氣流流動(dòng)狀況，兼顧了氣口的動(dòng)態(tài)效應(yīng)和三維結(jié)構(gòu)對(duì)氣口氣流的影響，能同時(shí)得到一維熱力學(xué)和三維 CFD 計(jì)算結(jié)果：通過耦合計(jì)算得到的一維計(jì)算結(jié)果可以得到各工況下各個(gè)氣口的平均流量等數(shù)據(jù)，可以作為評(píng)價(jià)和優(yōu)化該型二沖程汽油機(jī)各氣口關(guān)鍵參數(shù)的重要依據(jù)；通過耦合計(jì)算得到的三維計(jì)算結(jié)果可以得到各個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角下各氣口的瞬態(tài)流場(chǎng)分布，加深對(duì)局部流場(chǎng)特性的理解，對(duì)各個(gè)氣口的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。
2）在對(duì)該型二沖程汽油機(jī)各氣口的 1D-3D 耦合結(jié)果進(jìn)行綜合分析后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角達(dá)到 130°CA ATDC 左右時(shí)，一部分高速的掃氣氣流在排氣口附近區(qū)域形成回流，和缸內(nèi)廢氣相混合一起直接從排氣口排出，造成一大部分新鮮充量的短路損失，這對(duì)優(yōu)化該型發(fā)動(dòng)機(jī)在該曲軸轉(zhuǎn)角下各氣口參數(shù)特別是排氣口和排氣道的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了有意義的探索，具有重要的指導(dǎo)意義。
[參考文獻(xiàn)]
[1].內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.
[2].王志黃，榮華. 基于CAD/CAM/CFD/的發(fā)動(dòng)機(jī)氣道研究[J] .內(nèi)燃工程，2003，24(3):26~29.
[3],鐘毅榮，羅馬吉，等.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)掃排氣道-缸內(nèi)系統(tǒng)三維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2001,19(2)：159~164.
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