Laval喷管内高速混合气的流动特性研究与仿真分析

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汽油发动机燃油混合气流动是一个复杂的流体流动和传热问题,它直接影响发动机的动力性,经济性及排放性能,因此我们对混合气的研究能够改善或解决许多问题。本文应用有限元分析软件对Laval管内的复杂流场进行数值模拟分析和研究,使我们从理论上去探索其流体的流动特点与规律,并在日本小野发动机测试系统上进行台架综合性能实验,所得结果与实验结果吻合较好。本文研究的主要内容如下: 1、引用拟流体假设,对研究对象进行合理的简化及假设,并对研究对象进行压缩性修正,建立两相流体的湍流数学模型; 2、运用大型有限元分析软件ANSYS,得到所研究对象的速度矢量、压力分布、湍流动能(ENKE)分布、温度以及马赫数分布等流体的流动特性; 3、通过仿真模拟得到流场的流动特性,分析这些现象对混合气的混合均匀度产生的影响; 4、采用有限元仿真模拟的研究方法,找到空气补偿装置的最佳补偿位置,使得补偿空气能够加速转捩,增大湍流动能,提高混合气的均匀度,使得汽缸中燃烧更加完全,从而对发动机性能的改善达到最好的效果; 5、进行发动机台架综合性能实验,比较理论与实际情况的吻合程度,并针对现有实验条件提出空燃比调节器的改进方案。
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