可變滾流直噴汽油機缸內氣流運動及其循環(huán)變動的研究.pdf

1、可變滾流直噴汽油機缸內氣流運動及其循可變滾流直噴汽油機缸內氣流運動及其循環(huán)變動的研究環(huán)變動的研究AnalysisoftheInCylinderFlowCycletoCycleVariationinGDIEnginewithVariableTumbleSystem學科專業(yè)：動力機械及工程研究生：趙鵬指導教師：王天友教授天津大學機械工程學院二零一三年十二月摘要循環(huán)變動是限制汽油機小型強化的主要因素之一，而缸內氣體流動的循環(huán)變動對汽油機性能的

2、循環(huán)變動起著至關重要的作用。研究汽油機缸內滾流的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)特性及不同進氣策略對滾流流場的影響，對深入理解汽油機循環(huán)變動規(guī)律具有重要理論意義和較高實用價值。本文首先通過穩(wěn)流實驗和模擬分析了汽油機滾流的穩(wěn)態(tài)流動特性以及測量方式對滾流評價結果的影響；然后采用大渦模擬方法研究了可變滾流比對直噴汽油機缸內氣流瞬態(tài)運動特性及其循環(huán)變動的影響規(guī)律，并與PIV激光診斷結果相印證。采用本征正交分解（POD）方法分析了瞬態(tài)流場不同尺度渦團結構，及其對循環(huán)變

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

4、下滾流比循環(huán)變動明顯減弱。采用本征正交分解將缸內流場分解為平均流場、擬序流場、過渡流場及湍流流場，可詳細反映不同尺度流場的流動的特性。平均流場占到流場總能量的70%以上；擬序流場反映出缸內流動的大尺度隨機渦團，是缸內流場循環(huán)變動的主要來源。從時間歷程看，早期高循環(huán)變動是由于強進氣射流引發(fā)，隨著射流的減弱，循環(huán)變動隨之減弱；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