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燃烧室形状为凹腔的汽车发动机的热湍流数值分析
作者: Horng-Wen Wu , Shiang-Wuu Perng
机械内燃机部门,台湾国际成功大学,701，台湾ROC
摘要
燃烧室形状为凹腔的汽车发动机的热湍流数值分析已经被大量的运用在大涡旋转模拟中,这种方法就是simple-c算法外加预条件共轭梯度方法,发动机各种运行功况的改变主要就是改变压缩比,(比如压缩比为6.8,8.7和10.6) 和初始涡流比（为1.325，5.3，9.5 ）。在发动机转速900 r/min时,究结果表明在进气和排气阀门都关闭时提高压缩比或初始涡流比，明显使得径向流和旋转流（涡流）更强同时也提高气缸壁边界的表面热流量。此外，通过改变压缩比或初始涡流比可以对燃烧室中角动量的衰退进行分析。
关键词：数值分析；湍流热流量；凹陷活塞；燃烧室
1引言
往复式内燃机中这种现象是非常复杂的, 复杂的几何形状的燃烧室中许多物理和化学反应发生且相互作用,对混合气的形成、缸体的传热和发动机性能的改善起到重要的作用。此，对设计师能否预测在工质与燃烧室壁之间传热量的多少非常重要，有许多参数影响发动机工质与内壁之间的热传递速度。如发动机转速，负荷，发动机本身的材料,初始涡流比，压缩比，湍流传导，燃烧室的几何形状【1】【2】【3】。现有几项研究用数值分析的方法预测燃烧室中活塞上流体的流动情况和热传导速率【4】【5】,大多数研究员相信燃烧室的形状会影响发动机性能，但很少有人研究过挤压和涡流的运动对缸体传热的影响。本文的目的是要定性认识在进气和排气阀都关闭时压缩比和初始涡流比对气体运动、涡流运动和燃烧室中瞬态传热率的影响。此外，研究气缸中涡流效应的衰减是为了提高燃料和气体在燃烧室中混合质量。研究通过对活塞运用simple-c算法【6】和大量的涡流模拟【7】说明了瞬态湍流传热是由于有多种涡流和挤压产生。二阶欧拉（SBE）的方法【8】是一种为实施在离散短暂的任期内消除稳定性的限制并延长线性迎风差分（elud）方法【9】（thirdorder 计划）。它能离散对流条件以避免严重振荡。此外，基于预条件共轭梯度法【10】【11】的迭代求解方法已被纳入解决进程二阶时间推进。网格生成和时间独立的网格系统【12】是用于兴建一属于该移动边界的本地计算区域（移动活塞）使之获得更快的收敛，所以该方法比传统方法在各个曲轴转角系统用单一网格省了较多的计算机存储空间和运算时间。这项研究的结果可能使工程师致力于改进热燃烧室中的热流起作用。