稳态燃烧室进气过程的大涡模拟.pdf

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瓦。稳态燃烧室进气过程的大涡模拟塑猳—一一鱼一翌垒塑阜,,皇堡萍解茂昭鞒】刂品匠碳扒蠼工程热物理学报杨言丈颍区域形状与试验模型阳喾<负文P臀R患蚧猰,进气过程是内燃机工作过程中气体交换过程的重要组成部分,直接影响到充气效率、油气混合、燃烧和污染物生成等。因此,国内外学者对内燃机进气过程开展了大量的试验和计算研究。模拟内燃机缸内进气和流动过程的关键是选用适当的湍流模型。基于雷诺平均猄方程的模拟方法无法揭示缸内流场这种各向异性而又强烈瞬变的过程。直接数值模拟枰5拇娲⒑图扑懔慷挤浅4螅目前还无法解决工程问题。大涡模拟岷狭以上两种方法的优点,能够描述小尺度湍流流动,但是计算量远小于诳蒲а芯亢凸こ逃τ蒙都显示出良好的发展前景。在国内对真实内燃机缸内流动进行大涡模拟计算尚属空白,作为初步探索,本文对一个模型稳态燃烧室的进气过程进行算,着重对三种不同亚网格模型鲆槐冉稀大涡模拟的控制方程刂品匠淌遣捎霉撕粤匠毯猄方程过滤得到的。将流场的控制方程过滤后得到是亚网格雷诺应力,为亚网格黏性系数。数值计算方法为了使数值模拟更接近实际,本文选择的计算的模型燃烧室,其顶部中心处有一进气阀,气阀周第卷第罅砉ご笱茉从攵ρг海赡罅摘要为精确描述燃烧室进气过程中的流场动态特性,本文应用大涡模拟模型对燃烧室稳态进气过程进行三维瞬态数值模拟研究,着重考察了三种不同亚网格模型男阅埽馊諷模型是:代数P汀⒍态P秃偷シ匠潭苁湓四P。计算结果表明模型和动态型均能较好地反映流场的瞬变性和随机性,前者性能最佳;而代数P途ǘ冉喜睿也荒苣D饬鞒〉奈⒔峁埂关键词大涡模拟;进气过程;燃烧室中图分类号:文献标识码:文章编号:——猌,,猰,;籧收稿日期:——;修订日期:——基金项目:国家基础研究重点规划项目作者简介:杨萍,女,河北辛集人,硕士,主要研究方向为内燃机进气过程的大涡模拟。年妙,,一甆
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扑憬峁胺治始终保持开启状态,升程为计算的物性参数,固定质量流率为力一速度修正选择算法,对于瞬时问题围的气体流动区域为一同心圆柱:内径,外径,高。气门座内径为,阀门。其下部为开敞出口。简化燃烧室直径采用非均匀网格能够使网格数达到最少,节省计算资源,同时又能够保证足够的计算精度本文采用六面体、非均匀网格系统来划分整个计算域,,网格间距“∥猳.,而在燃烧室其它区域内,气体流动变化相对缓慢,为节省计算资源取网格间距为边界条件:按照试验测试】时的工况确定数值/为氮气,出口边界设定为恒压桓龃笃。在数值计算时,本文按照质量流量进口截面参数设置初始条件。数值模拟采用通用砑﨔,求解瞬态的连续性方程,动量方程和湍流方程。二阶隐式分离求解器,空间离散应用二阶迎风格式,流体的压算法可以显著地的减少收敛所需要的迭代步数。时间步长取为一根据以上初始条件和边界条件,用大涡模拟模型来计算气门全开时气门一燃烧室组合结构内的气体流动【大涡模拟数值计算结果首先以动能输运模型为例来说明大涡模拟的预测结果。图⑼为燃烧室纵向截面上的速度矢量分布,可以看到整个流场呈现明显的不对称性,而且有相当多的随机分布的小涡。这充分显示了缸内湍流瞬变性和随机性,而型则不能反映这一重要特征。气体经气门进入燃烧室后,沿着气缸轴线旋转向下流动。向下的气流运动主要发生在气缸壁附近,气缸中心有很明显的回流。气流从气门出来后