直喷汽油机缸内近壁流动特性的模拟研究

发布时间：2021-08-02 06:55

　　内燃机缸内湍流边界层对于宏观流场结构、壁面传热和燃烧特性都起着至关重要的作用,并最终影响内燃机的热效率和污染物排放。但是由于内燃机壁面气侧的速度和温度分布难以获得,缸内非平衡湍流边界层尚未被充分认识。本研究采用延迟分离涡湍流模型（DDES）开展了缸内流动传热的三维瞬态数值模拟研究,着重关注气缸顶面附近的瞬态流动特性及传热特性,主要研究工作如下:流动特性方面,首先分析了近壁平均速度、脉动速度的演变规律,并将无量纲速度曲线与标准壁面律对比;其次关注了滚流运动对近壁流动空间分布的影响;最后总结了发动机转速及滚流比对近壁流动特性的影响。结果表明:近壁平均速度演变过程与进气射流及滚流的发展、气门及活塞的运动状态密不可分。近壁不同方向上的雷诺应力差异证明了缸内近壁湍流的各向异性。近壁无量纲速度曲线在粘性底层与壁面律符合良好但偏离于对数层,压缩冲程中粘性底层逐渐增厚、无量纲速度逐渐增加。滚流运动造成燃烧室内不同空间位置处流速及流向不同,甚至会导致近壁区域产生局部回流或漩涡。最后,在相同的温度及压力边界条件下,提高发动机转速或者进气滚流比都会使得近壁区域流速增加。传热特性方面,首先分析了近壁平均温度、... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

湍流边界层区间划分[64]

如图2-2 所示。该光学发动机采用了大众 EA888 直喷汽油机缸盖，由于仅研究缸内流动所以将屋顶型燃烧室内的火花塞及喷油器移除并填平改造，光学发动机的主要几何参数如表 2-2 所示。由于发动机几何结构完全轴对称、两个进（排）气门的升程曲线完全相同，为节约计算资源，本研究采用几何体的一半来计算。在本文中，0 曲轴转角(CAD)代表进气上止点。

图 2- 3 下止点时刻计算网格设置 Figure 2-3 Computational mesh setting at BDC 算例设置 近壁流动特性扩展到 4 种工况，如表 2-3 所示。怠速工况采用相同的近壁网格设置；2000rpm 的有所调整；将进气道内翻版关闭，即产生 800rp运转工况均处于大气压下的自然吸气状态。 表 2- 3 计算工况设置 Table 2-3 Engine operating conditions 转速 滚流比 首层网格高度 近00 rpm 低 0.1 mm 000 rpm 低 0.1 mm 000 rpm 低 0.06 mm 00 rpm 高 0.1 mm

【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机缸内壁面热边界层的形成及分析[J]. 李建国,潘克煜,刘明安.  西安交通大学学报. 2005(07)
[2]柴油机缸内近气缸盖壁面边界层预测模型的研究[J]. 刘明安,潘克煜,陈硕,马震.  内燃机学报. 2001(03)

博士论文
[1]汽油机缸内气流瞬态运动及近壁流动特性的实验与模拟研究[D]. 刘大明.天津大学 2014



本文编号：3317110