高雷諾數(shù)氣道穩(wěn)流變壓差試驗研究.pdf

1、節(jié)約能源和降低排放是內(nèi)燃機工作者追求的目標。內(nèi)燃機缸內(nèi)空氣運動對混合氣形成和燃燒過程有著重大影響，也影響著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、燃燒噪聲和有害氣體的排放。柴油機的缸內(nèi)空氣運動有渦流運動和擠流運動，氣流對燃油噴注的作用在于促進燃油在燃燒室中的霧化及其與空氣的混合過程；汽油機的缸內(nèi)空氣運動有渦流運動、滾流運動和擠流運動等，其作用在于宏觀運動破碎時所帶來的缸內(nèi)氣體湍流運動的加強，從而提高燃燒速率，改善燃燒過程。組織良好的缸內(nèi)空氣運動有利于滿

2、足嚴格的排放法規(guī)和對燃油經(jīng)濟性的需要。而發(fā)動機氣道的性能是影響缸內(nèi)空氣運動的關(guān)鍵，進氣道的質(zhì)量指標有流動阻力和渦流強度，對組織進氣渦流的發(fā)動機來說，希望在最小的阻力下有足夠的渦流強度，因此，進氣系統(tǒng)一直是影響性能的一個重要項目。但是，在柴油機運轉(zhuǎn)時，進氣系統(tǒng)一直是間歇的不穩(wěn)定流動，目前都是在氣道穩(wěn)流試驗臺上進行穩(wěn)定流動的模擬試驗。 氣道壓差較大時，按不可壓縮氣體計算流量系數(shù)和渦流強度會產(chǎn)生較大誤差，探明與變壓差相關(guān)的可壓縮流體的

3、流動過程、膨脹、超高雷諾數(shù)下的流量、流速的影響及對工程計算技術(shù)的開發(fā)具有重要的理論意義和實際價值。本文通過對缸內(nèi)空氣運動渦流比公式分析，指出充氣效率和上一循環(huán)殘余廢氣也是影響渦流比不可忽視的重要因素；通過分析滾流形成的物理模型，提出在某一臨界曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)滾流無法形成，我們的渦流比、滾流比預測模型更接近實際。 本文推導出只與壓力比有關(guān)的可壓縮、不可壓縮氣體的流量系數(shù)和滾流強度比值關(guān)系式。研究了大氣道壓差、大雷諾數(shù)下無量綱流量系數(shù)和滾

4、流強度的變化規(guī)律，指出流量系數(shù)隨著壓差的增大而增大，滾流強度隨著壓差的增大而減小。繪制了大壓差下流量系數(shù)和滾流強度誤差的工作圖表，并進行了驗證。同時對不可壓縮氣體滾流比的變化情況進行了研究，指出按不可壓縮氣體計算的滾流比比實際值要大，其誤差隨著壓差的增大而增大。 變壓差氣道穩(wěn)流試驗不需要保持缸內(nèi)恒壓差條件，在保證形成充分發(fā)展的湍流情況下，其試驗結(jié)果與恒壓差一致。變壓差試驗操作簡單，可成倍地提高進、排氣氣道流動性能的檢測效率，適合