燃燒室形狀為凹腔的汽車發(fā)動機的熱湍流數(shù)值分析
作者: Horng-Wen Wu , Shiang-Wuu Perng
機械內(nèi)燃機部門,臺灣國際成功大學,701，臺灣ROC
摘要
燃燒室形狀為凹腔的汽車發(fā)動機的熱湍流數(shù)值分析已經(jīng)被大量的運用在大渦旋轉(zhuǎn)模擬中,這種方法就是simple-c算法外加預條件共軛梯度方法,發(fā)動機各種運行功況的改變主要就是改變壓縮比,(比如壓縮比為6.8,8.7和10.6) 和初始渦流比（為1.325，5.3，9.5 ）。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速900 r/min時,究結(jié)果表明在進氣和排氣閥門都關(guān)閉時提高壓縮比或初始渦流比，明顯使得徑向流和旋轉(zhuǎn)流（渦流）更強同時也提高氣缸壁邊界的表面熱流量。此外，通過改變壓縮比或初始渦流比可以對燃燒室中角動量的衰退進行分析。
關(guān)鍵詞：數(shù)值分析；湍流熱流量；凹陷活塞；燃燒室
1引言
往復式內(nèi)燃機中這種現(xiàn)象是非常復雜的, 復雜的幾何形狀的燃燒室中許多物理和化學反應發(fā)生且相互作用,對混合氣的形成、缸體的傳熱和發(fā)動機性能的改善起到重要的作用。此，對設計師能否預測在工質(zhì)與燃燒室壁之間傳熱量的多少非常重要，有許多參數(shù)影響發(fā)動機工質(zhì)與內(nèi)壁之間的熱傳遞速度。如發(fā)動機轉(zhuǎn)速，負荷，發(fā)動機本身的材料,初始渦流比，壓縮比，湍流傳導，燃燒室的幾何形狀【1】【2】【3】?，F(xiàn)有幾項研究用數(shù)值分析的方法預測燃燒室中活塞上流體的流動情況和熱傳導速率【4】【5】,大多數(shù)研究員相信燃燒室的形狀會影響發(fā)動機性能，但很少有人研究過擠壓和渦流的運動對缸體傳熱的影響。本文的目的是要定性認識在進氣和排氣閥都關(guān)閉時壓縮比和初始渦流比對氣體運動、渦流運動和燃燒室中瞬態(tài)傳熱率的影響。此外，研究氣缸中渦流效應的衰減是為了提高燃料和氣體在燃燒室中混合質(zhì)量。研究通過對活塞運用simple-c算法【6】和大量的渦流模擬【7】說明了瞬態(tài)湍流傳熱是由于有多種渦流和擠壓產(chǎn)生。二階歐拉（SBE）的方法【8】是一種為實施在離散短暫的任期內(nèi)消除穩(wěn)定性的限制并延長線性迎風差分（elud）方法【9】（thirdorder 計劃）。它能離散對流條件以避免嚴重振蕩。此外，基于預條件共軛梯度法【10】【11】的迭代求解方法已被納入解決進程二階時間推進。網(wǎng)格生成和時間獨立的網(wǎng)格系統(tǒng)【12】是用于興建一屬于該移動邊界的本地計算區(qū)域（移動活塞）使之獲得更快的收斂，所以該方法比傳統(tǒng)方法在各個曲軸轉(zhuǎn)角系統(tǒng)用單一網(wǎng)格省了較多的計算機存儲空間和運算時間。這項研究的結(jié)果可能使工程師致力于改進熱燃燒室中的熱流起作用。