可變滾流直噴汽油機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及其循環(huán)變動(dòng)的研究.pdf

1、可變滾流直噴汽油機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及其循可變滾流直噴汽油機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及其循環(huán)變動(dòng)的研究環(huán)變動(dòng)的研究AnalysisoftheInCylinderFlowCycletoCycleVariationinGDIEnginewithVariableTumbleSystem學(xué)科專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程研究生：趙鵬指導(dǎo)教師：王天友教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一三年十二月摘要循環(huán)變動(dòng)是限制汽油機(jī)小型強(qiáng)化的主要因素之一，而缸內(nèi)氣體流動(dòng)的循環(huán)變動(dòng)對汽油機(jī)性能的

2、循環(huán)變動(dòng)起著至關(guān)重要的作用。研究汽油機(jī)缸內(nèi)滾流的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)特性及不同進(jìn)氣策略對滾流流場的影響，對深入理解汽油機(jī)循環(huán)變動(dòng)規(guī)律具有重要理論意義和較高實(shí)用價(jià)值。本文首先通過穩(wěn)流實(shí)驗(yàn)和模擬分析了汽油機(jī)滾流的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性以及測量方式對滾流評價(jià)結(jié)果的影響；然后采用大渦模擬方法研究了可變滾流比對直噴汽油機(jī)缸內(nèi)氣流瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)特性及其循環(huán)變動(dòng)的影響規(guī)律，并與PIV激光診斷結(jié)果相印證。采用本征正交分解（POD）方法分析了瞬態(tài)流場不同尺度渦團(tuán)結(jié)構(gòu)，及其對循環(huán)變

3、動(dòng)的貢獻(xiàn)程度。研究結(jié)果顯示，汽油機(jī)滾流的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性直接受測量方式的影響。直接測量方式下缸內(nèi)流場結(jié)構(gòu)在中等氣門升程時(shí)發(fā)生改變導(dǎo)致缸內(nèi)滾流比大幅躍升，且較小的模擬缸套出口直徑導(dǎo)致滾流流場被加速而產(chǎn)生畸變。間接測量方式下由于加長導(dǎo)管的作用滾流比變化趨于平緩，未出現(xiàn)突然躍升。滾流瞬態(tài)特性研究表明，滾流比對缸內(nèi)流場具有顯著影響，高滾流比工況（即翻板打開時(shí)），氣流僅從靠近排氣門側(cè)進(jìn)入缸內(nèi)，在進(jìn)氣初期即形成大尺度滾流，滾流強(qiáng)度大幅提升。高滾流比工況

4、下滾流比循環(huán)變動(dòng)明顯減弱。采用本征正交分解將缸內(nèi)流場分解為平均流場、擬序流場、過渡流場及湍流流場，可詳細(xì)反映不同尺度流場的流動(dòng)的特性。平均流場占到流場總能量的70%以上；擬序流場反映出缸內(nèi)流動(dòng)的大尺度隨機(jī)渦團(tuán)，是缸內(nèi)流場循環(huán)變動(dòng)的主要來源。從時(shí)間歷程看，早期高循環(huán)變動(dòng)是由于強(qiáng)進(jìn)氣射流引發(fā)，隨著射流的減弱，循環(huán)變動(dòng)隨之減弱；壓縮階段，低滾流比工況下平均流場迅速破碎成擬序流場循環(huán)變動(dòng)增大；而高滾流比工況下，相對規(guī)則的平均流場保持了較多的流場