二冲程船用柴油机扫气试验系统设计

发布时间：2017-10-28 09:03

  本文关键词：二冲程船用柴油机扫气试验系统设计

  更多相关文章： 扫气 静态稳流试验 PIV 内窥镜 数值模拟

【摘要】：二冲程柴油机由于结构简单、比功率大、运行安全等优点，越来越多地被应用于船用柴油机中，但与四冲程发动机相比，传统二冲程柴油机由于扫气时间短、进排气过程同时进行，存在新鲜气体与残余废气严重掺混，缸内残余废气系数大，扫气质量差等问题，与此同时扫气效果是影响二冲程柴油机经济型与动机性的重要指标之一，因此测量并掌握扫气系数对于二冲程柴油机的设计至关重要。 本文进行了大型二冲程船用柴油机扫气过程仿真试验台架的设计，文中采用静态稳流扫气试验方案，测量扫气口不同开度下的扫气效果，采用PIV测速法测量气缸内气流的速度，通过其软件计算得出缸内的流动状态；采用皮托管测量气缸顶部气流速度，得到扫气流量。在某一设定扫气位置，活塞是固定不动的；扫气口开度是通过活塞升降机构控制的。试验时离心风机为试验用气缸供气，，气流经过稳压箱的稳压达到试验所需压力，最后经由扫气箱进入气缸。在试验方案设计中，采用了加有内窥镜的PIV进行测量。依赖PIV设备强大的数据处理能力，可以很容易得到扫气口不同开度下缸内的流场图。 为了验证所设计试验台架的可行性，本文还对所设计台架扫气过程的流场采用Fire进行三维模拟计算，计算模型包括扫气箱、气缸、排气道。通过模拟计算测试过程中不同扫气口开度下流场的速度、压力值，不仅验证了静态稳流扫气试验方案测量扫气过程具有可行性，而且为PIV测点的布置提供理论依据。
【关键词】：扫气 静态稳流试验 PIV 内窥镜 数值模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 二冲程船用柴油机扫气过程研究的重要性8-9
• 1.3 二冲程柴油机扫气过程的测试方法9-10
• 1.4 本文主要研究内容10-12
• 2 二冲程柴油机扫气过程测试方法及原理12-19
• 2.1 二冲程柴油扫气过程常用的测试方法12-13
• 2.2 PIV 测量流场速度的基本原理13-15
• 2.3 皮托管测速的基本原理15-16
• 2.4 静态稳流扫气试验方法的原理及其优势16-17
• 2.5 试验方案设计17-18
• 2.6 本章小结18-19
• 3 实验室子系统功能及组成19-36
• 3.1 测量系统功能及组成19-24
• 3.2 试验评价标准24-25
• 3.3 进气稳压系统功能及组成25-29
• 3.4 扫气系统功能及组成29-31
• 3.5 控制系统功能及组成31-34
• 3.6 扫气试验台架三维总成图34-35
• 3.7 本章小结35-36
• 4 二冲程柴油机扫气过程的数值模拟36-61
• 4.1 二冲程发动机扫气过程数值模拟的发展与形势36-37
• 4.2 本文所用软件的相关介绍37-38
• 4.3 CFD 基本控制方程38-40
• 4.4 建立计算模型与划分计算网格40-42
• 4.5 确定边界条件与初始条件42-43
• 4.6 计算结果的分析43-59
• 4.7 本章小结59-61
• 5 全文总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

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本文编号：1107529