高雷諾數(shù)氣道穩(wěn)流變壓差試驗(yàn)研究.pdf

1、節(jié)約能源和降低排放是內(nèi)燃機(jī)工作者追求的目標(biāo)。內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成和燃燒過(guò)程有著重大影響，也影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪聲和有害氣體的排放。柴油機(jī)的缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)有渦流運(yùn)動(dòng)和擠流運(yùn)動(dòng)，氣流對(duì)燃油噴注的作用在于促進(jìn)燃油在燃燒室中的霧化及其與空氣的混合過(guò)程；汽油機(jī)的缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)有渦流運(yùn)動(dòng)、滾流運(yùn)動(dòng)和擠流運(yùn)動(dòng)等，其作用在于宏觀運(yùn)動(dòng)破碎時(shí)所帶來(lái)的缸內(nèi)氣體湍流運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，從而提高燃燒速率，改善燃燒過(guò)程。組織良好的缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)有利于滿

2、足嚴(yán)格的排放法規(guī)和對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的需要。而發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的性能是影響缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，進(jìn)氣道的質(zhì)量指標(biāo)有流動(dòng)阻力和渦流強(qiáng)度，對(duì)組織進(jìn)氣渦流的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，希望在最小的阻力下有足夠的渦流強(qiáng)度，因此，進(jìn)氣系統(tǒng)一直是影響性能的一個(gè)重要項(xiàng)目。但是，在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣系統(tǒng)一直是間歇的不穩(wěn)定流動(dòng)，目前都是在氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行穩(wěn)定流動(dòng)的模擬試驗(yàn)。 氣道壓差較大時(shí)，按不可壓縮氣體計(jì)算流量系數(shù)和渦流強(qiáng)度會(huì)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(dòng)過(guò)程、膨脹、超高雷諾數(shù)下的流量、流速的影響及對(duì)工程計(jì)算技術(shù)的開發(fā)具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)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(guò)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(wú)法形成，我們的渦流比、滾流比預(yù)測(cè)模型更接近實(shí)際。 本文推導(dǎo)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(qiáng)度比值關(guān)系式。研究了大氣道壓差、大雷諾數(shù)下無(wú)量綱流量系數(shù)和滾

4、流強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度誤差的工作圖表，并進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)不可壓縮氣體滾流比的變化情況進(jìn)行了研究，指出按不可壓縮氣體計(jì)算的滾流比比實(shí)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(yàn)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(yàn)結(jié)果與恒壓差一致。變壓差試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，可成倍地提高進(jìn)、排氣氣道流動(dòng)性能的檢測(cè)效率，適合