用PIV技術研究汽油機的缸內(nèi)流場.pdf

1、內(nèi)燃機缸內(nèi)空氣運動對混合氣形成和燃燒過程起著決定性作用,進而影響著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、燃燒噪聲和有害廢氣的排放特性.激光粒子圖像測速技術(PIV)作為一種無干擾、全場瞬態(tài)測量、數(shù)據(jù)實時采集和處理的二維平面速度場測量技術,其優(yōu)點非常明顯.為了提高發(fā)動機性能,本文采用PIV技術對一臺經(jīng)過光學改造的四氣門汽油機的缸內(nèi)氣體流動規(guī)律進行了實驗研究. 本文改進并完善了汽油機缸內(nèi)流場測量的實驗系統(tǒng),以較好地滿足實驗的要求:對光學發(fā)動機驅動

2、系統(tǒng)改進；開發(fā)了一套控制PIV系統(tǒng)在預設曲軸轉角下進行連續(xù)拍攝的電控系統(tǒng)；對PIV系統(tǒng)實驗參數(shù)優(yōu)化等.探索出一套較為完善的數(shù)據(jù)處理方法,采用多樣本平均的方法來研究缸內(nèi)流場的整體結構,減少汽油機循環(huán)變動對測量結果的影響；以缸內(nèi)流場的速度矢量分布數(shù)據(jù)為基礎,提出了用速度流線圖、面平均速度、時間域湍流強度分布、空間域湍流強度、渦流比、滾流比等參數(shù),多角度分析缸內(nèi)流場結構和演化規(guī)律的方法,為缸內(nèi)氣流運動的量化提供了判定依據(jù). 本文運用P

3、IV技術對四氣門汽油機在進氣與壓縮行程中缸內(nèi)流場的演化過程進行了分析研究,包括對氣缸內(nèi)不同轉速下不同橫截面上的流場以及同一轉速下氣門中心面和氣缸中心面這兩個縱截面上的流場的研究.研究結果表明:四氣門汽油機橫截面上雙氣門進氣時,不存在大尺度渦流,單氣門進氣時,能觀察到大尺度渦流結構；縱截面上的滾流運動十分明顯,在進氣行程的初始階段就開始形成,經(jīng)歷了由弱到強再減弱的過程,形狀也由最初的雙渦變成單一的大尺度渦旋,單氣門進氣時,缸內(nèi)滾流運動要比

4、雙氣門進氣時顯著加強,氣門中心面處所測得的滾流運動要比氣缸中心面處的強烈；不論是時間域還是空間域湍流流動都有很強的方向性,且沿Y方向占主導；絕對湍流強度曲線隨曲軸轉角變化平緩,相對湍流強度曲線起伏較大,上止點后270°曲軸轉角時,橫截面和縱截面流場的相對湍流強度值都達到最大值；轉速對渦流比的影響不大,不同橫截面所得出的渦流比有較大差異,距離缸蓋越近的平面的渦流比越大；滾流比曲線總的趨勢是單氣門進氣時滾流比要比雙氣門進氣時大大加強,氣門中