挡板对四模块可调进气道特性的影响

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柴油机四气门进气道的计算机辅助设计

柴油机四气门进气道的计算机辅助设计

柴油机四气门进气道的计算机辅助设计
陈勇钢;熊翔辉;高国珍
【期刊名称】《邵阳学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2004(001)001
【摘要】进气道是缸盖结构中非常重要的部件,因此进气道的设计是柴油机设计中一项关键技术,本文就气道设计的过程及需要注意的技术问题展开讨论.并且对各类造型曲面进行了比较.并据此设计开发了某四气门柴油机进气道的模型.结果比较满意.
【总页数】2页(P59-60)
【作者】陈勇钢;熊翔辉;高国珍
【作者单位】南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330029;南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330029;南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330029
【正文语种】中文
【中图分类】TK422
【相关文献】
1.四气门柴油机进气道流动特性仿真研究 [J], 段敏;葛鑫;于海洋
2.四气门柴油机进气道开发 [J], 王天友;刘大明;沈捷;韩义勇;金成吉;朱杰;谷峪;刘书亮;刘锦池
3.4105柴油机四气门缸盖切向进气道的试验研究 [J], 谭理刚;蒋瑞斌;崔东晓;郭华;龚金科
4.四气门柴油机进气道稳流试验研究及数值模拟 [J], 廖礼平;姜水生
5.四气门柴油机两进气道的相互干扰——对气门口流场的影响 [J], 吴志军;孙济美;黄震
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柴油机进气涡流调节形式及阀板尺寸对进气特性的影响

柴油机进气涡流调节形式及阀板尺寸对进气特性的影响
第 28 卷 (2006) 第3期
柴油机 Diesel Engine
Vol.28 (2006) No.3
性能与净化
柴油机进气涡流调节形式及 阀板尺寸对进气特性的影响
李向荣 !,董元坤 !,李丽婷 "
(1. 北京理工大学 机械与车辆工程学院,北京 100081 ;2. 711 研究所, 上海 200090) 摘 要:设计了 Z1132 柴油机带涡流调节阀的双进气道,并在稳流气道试验台 上对该组气道进行了试验。分析了
!


进气涡流对高速直喷柴油机缸内混合气形成、 燃烧、性能和排放都有极其重要的影响。在发动 机低速运转时,直列泵喷油压力降低,燃油喷雾 性能变差,要求有较强的涡流运动以加强油雾与 空气的混合;而在高速时喷射压力提高,混合气 形成所要求的涡流比降低,所以,在发动机每一 工况下都对应有一个最佳涡流比,使混合气形成 和燃烧过程最佳 [2]。由于可调进气涡流具有如此重 要的作用,本文介绍了实现可调进气涡流的两种 方法:调节垂直挡板法和调节转阀法,并研究了 流量系数和涡流比在调节后的变化规律,以及垂 直挡板与转阀对进气特性的不同影响。
Hale Waihona Puke 2 3 4 $ ! Δ% ! Δ
h 5 6
7
$# 试验缸盖 "# 小稳压罐 (# 大稳压罐
%# 模拟气缸套 &# 压差计 )# 流量调节阀 图$
!# 叶片风速计 ’# 孔板式流量计 *# 计数器
图%
挡板示意图
稳流气道试验台
!
试验评价参数
(a ) 进气流量系数 进气流量系数为某一气门升程下,通过气道
的实际空气流量与理论空气流量之比: G F =G /G r (1) 式中, G 为实验测量空气流量, G r 为理论空 气流量,理论空气流量截面取进气阀座喉口截面 A v(直径 ) ,因此, G r=A vV0=A v ρ ! 2Δ! (2)

可变气门升程对4气门直喷汽油机缸内气流运动特性的影响

可变气门升程对4气门直喷汽油机缸内气流运动特性的影响
对比同一 MVL 下,不同流场截面上的流场分 布.由图5 和图 4,b 所示的 300°CA ATDC 时不同平面 上涡流速度场可以看出,气门升程的降低导致缸内流 场结构发生了明显的变化.对于MVL 为1.7,mm,在距 离上止点 5,mm 测量面内,流场以大尺度逆时针旋转 涡流结构存在,涡心清晰.随着测量平面的下移,缸内
配 进气门开启(IVO)/°CA BTDC 气 进气门关闭(IVC)/°CA ABDC 定 排气门开启(EVO)/°CA BBDC 时 排气门关闭(EVC)/°CA ATDC
参数值 4
78.7 66 6.7 连体切向气道 屋顶形 30 26 22 68 74 26
1 试验装置及方法
图 1 为试验采用的 PIV 测试系统,其中,相机为 SONY ICX085 型高速 CCD 相机,激光器为 Newave 公司 Solo120 双谐振式 Nd:YAG 激光器,工作波长为 532,nm.在试验中,发动机由调速电机倒拖运行,其 转速固定在 800,r/min.示踪粒子通过 Laskin 液态气 雾剂示踪粒子发生器进入气缸.在特定时刻 YAG 激 光器发出激光照亮流场,高速CCD 相机完成拍摄.发 动机由一台单缸 FOX350 汽油机改装而成,其具体参 数见表 1.图 2 为该发动机的气门及活塞位置,其中, X、Y 分别代表所拍摄平面坐标值.
图 1 PIV 测试系统 Fig.1 PIV system
图 3 不同 MVL 型线 Fig.3 Valve profiles of different MVLs
为了更全面地认识缸内流场,采用循环分析法对
涡流比及低、高频湍动能等流场特性参数进行计算, 采用的公式[7]如下:
集总平均速度
∑ uEA ( x , y )

挡板对某双层u型管流动特征的影响

挡板对某双层u型管流动特征的影响

万个网格遥 本文重点研究隔板出口到挡板之间的流动特征与
温度分布袁所以对隔板厚度的范围内沿 x 方向加密处理袁并对
挡板处的网格进行加
密袁如图 3 所示遥
2 数值模拟与分

2.1 速度分布 如图 4 所示袁挡板
图 3 局部网格划分
到隔板距离的大小对速度分布有较大影响遥 隔板前方来流方
向的流速比隔板后方的流速略大遥 在高流速区域袁无挡板时袁
4
研究与探讨
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
图 4 速度分布
区袁d=10mm 时挡板对隔板出口处流体流动的扰动作用最强袁 低速区域平均流速最大遥 d=30mm 和 50mm 与无挡板时在低速 区隔板附近的流速等值线形态相似袁量值略有差别遥 随着 d 的 增大袁挡板附近来流方向的流速逐渐增大袁挡板后尾流的流速 也逐渐增大袁 但是尾流的范围先增大后减小袁d=20mm 时挡板 后尾流的范围最大遥 挡板对隔板后的尾流有较大影响袁当挡板 距离隔板较近时袁挡板处于隔板后的尾流范围内袁流体阻力增 大导致尾流内的低速区域范围增大袁 流速降低曰 随着 d 的增 大袁挡板对隔板尾流的阻力作用减弱袁但 d=50mm 时隔板尾流 的范围仍然比无挡板时的隔板尾流范围大遥 2.2 涡量分布
基于优化双层管道结构以提高换热性能的初衷袁 针对小 尺寸的某双层 U 型管道结构袁在隔板出口处布置挡板袁研究挡 板到隔板出口的距离对管道内流动特性和换热效果的影响遥 由于模型尺寸小袁在实验的实施上存在一定的难度袁所以采用 数值模拟的方nt 软件袁 借助 k-着 湍流模型对双层 U 型管内的流动特征进行研究袁重点对挡板到隔板出口距离的 大小对隔板出口到挡板之间区域的流动特征和管道出口处流 体温度分布的影响进行描述与分析遥

分离器入口处不同形状挡板对内部流场影响的比较分析

分离器入口处不同形状挡板对内部流场影响的比较分析

液液重力沉降器具有分离效果好,能源消耗 少,操 作 简 单,没 有 二 次 污 染 的 特 点[1],所 以 被 广泛的应用于分离互不相容的两相液体.分离器 内部流场的稳定性对分离效果具有十分大的影 响,分离器内部流场的理想流动状态是稳定的层 流甚至柱塞流.而从入口处进入的液体往往具有 很 大 的 动 能 和 湍 动,对 内 部 流 场 造 成 猛 烈 的 冲 击,容易引起分离器内部流场发生剧烈的扰动和 漩涡,十分不利于液滴的沉降和聚结,因此,需要 在分离器的入口处设置防冲挡板来消能和稳定 流场,使防冲挡板后面分离区的流场尽量减少、 减小漩涡和波动,并使流体流速在流场中的分配 尽量均匀,尽量接近理想的有利于分离的层流状 态[2].而防 冲 挡 板 的 形 状 和 大 小 以 及 与 入 口 处 的距离对内部流场稳定性的影响有着不同的效
因为分析的是对分离有很大影响的流体整 体的流动状态,而一般情况下分散相液滴相对于 连续相所占的比例较少且相对于连续相为轻相, 对以连续相为主的流体整体的流动性影响可以 忽略不计,因此,本文采用单一介质的形式进行 模拟.
近年来,一种新型的计算方法—CFD(Com putationalFluidDynamics)成为研究各种流体流 动状 态 的 有 效 方 法[8].CFD 在 构 建 理 论 和 模 拟 流体流动的模型上可以做出准确的预测和决断, 相比于研究性实验,它最大的优点是节省了实验 成本,只需通过操作计算机进行模拟,便可快速 得到理想 的 结 果.CFD 模 拟 出 的 结 果 并 不 是 来 自于实际模型的结果,而是来自于数学模型的结 果,虽然是在理想状态下进行模拟,但并不会与 实际情况产生特别大的偏差.集众多优点于一身 的 CFD计算方法正在日益完善,在工业生产与 工业设计中得到了极为广泛的应用.

兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响

兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响

兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响张友鹏;王彤;赵珊鹏;王思华【摘要】为研究兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立正馈线流场模型,分别针对无墙和有墙的情况,分析正馈线在不同风速下气动特性的变化规律.研究结果表明:挡风墙对气流有较强的汇聚作用,大幅增加了正馈线周围的空气流动速度.随着来风速度的增大,挡风墙后正馈线处风攻角也随之增大,当风速达到15 m/s及以上时,攻角基本稳定在29°~30°之间.有墙条件下正馈线升力及阻力系数幅值加大且呈现无规律振荡,挡风墙对正馈线气动力的增大效应是导致正馈线发生低频高幅舞动的主要原因.挡风墙外形尺寸对于正馈线气动特性有重要影响,选择合适的高度和截面宽度可一定程度改善正馈线气动特性,以减少舞动的发生.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2019(016)007【总页数】9页(P1628-1636)【关键词】兰新高铁接触网;大风区;正馈线;挡风墙;气动特性【作者】张友鹏;王彤;赵珊鹏;王思华【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学甘肃省轨道交通电气自动化工程实验室,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U225.1兰新高铁全长1 776 km,是世界上里程最长的高速铁路。

横穿新疆境内的烟墩风区、百里风区、三十里风区及达坂城风区等四大风区,是我国乃至世界上铁路风灾最严重的地区之一[1]。

铁路途经部分区段年均大于8级大风的天气超过200 d,对铁路行车安全造成严重影响。

为保证列车安全通行,铁路沿线重点区段来风一侧建设了挡风墙防风工程,以避免列车被大风倾覆。

兰新高速铁路接触网采用AT供电方式[2],由于正馈线通过绝缘子悬挂在接触支柱的田野侧,且没有补偿装置的悬挂特点,易受到大风影响,而发生舞动。

布袋除尘器挡板和导流板对气流分布特性的影响研究

布袋除尘器挡板和导流板对气流分布特性的影响研究
袋除 尘 器进行 三 雏流 场 的数 值模 拟 , 考察 整 个 除尘 系统 的烟
气流 量分 配 、 速度 及压 力 的 内部 分布规律 。 通 过对 烟道入 口和 除 尘室入 口合理 布 置导流 板和挡 板 , 改善 气流的 分布情 况 。 这 方法和 结果 为 同类除 尘器 的流场优 化提供 参 考 。 布袋 除尘器挡板ຫໍສະໝຸດ 导流板对气流分布特性 的影响研 究
方 芸 李 喜 郎景伟 ( 浙江蓝天求是环保集团有 限公 司 浙江杭州 3 1 0 0 1 2 )
摘 要 :采 用计 算流体 力 学方 法对 1 x 4 1 0 t / h锅 炉 的布
1 - 3 物 理 模 型
燃煤烟气 中固体粉尘 的体积 分数很小 ( 小于 0 . 1 %) , 而且其 直 径较小 , 因此这些粉尘 的跟随性较强 , 对气相 流动的影 响基本可 以忽略 , 故 采用单一气相模型 即可较真实 的反映烟气流动及分布 状况 , 并且节约计算资源。湍流模型选 用标准 K —s模型 。 关键词 : 布袋除尘器 ; 流场 ; 挡板 : 导 流板 ; 数值 模 拟 1 . 4边 界 条 件 布袋除尘器边界条件设置如下 : 烟气进 口速度为 1 4 m/ s , 温度 4 0 %; 布袋厚度 2 m m, 设置为多孔介质模型 ; 挡 板 和 花 板 设 置 布袋 除尘器是 近年来 发展起来 的一种 高效除尘装置 , 除尘效 为 1 率不仅与滤料本身 眭能有关 , 还与其 内部流场相关 。布袋除尘器 为壁面 , 流体不能穿过 , 只能绕流。 的内部流场是 复杂 的三 维流场 , 流场分布 的均匀性无法通过计算 1 . 5 模 拟方 案 依次设定工况 1 ( 不加设任何导流板 ) 和工况 2 ( 在烟道入 口处 获知 ; 在实际设计 中, 除尘器 内部 结构参数 一般通过经验值设 定 , 存在盲 目性 。近年来 , 随着流体动力学计算软件 F L U E N T的出现 设置导流板 、 在除尘室入 口处设置挡板 ) , 通过调整工况 2中导 流 和应用 ,逐步采用数值模 拟方法研究 除尘器内部烟气流动规律 , 板 和挡板 的位置 、 高度 、 角 度等 , 对 不同的模拟结果 进行对 比 , 确 大大减少物理实验 的次数。 通过 F L U E N T数值模拟可优化除尘器 定最终 的布置方 案 , 以便为工程设计提供参考依据 。 内部 结构 , 以便得到更均 匀的流场 分布 , 为布袋除尘 器的优化设 2结 果 及 分 析 计提供可靠依据 。本文利用 F L U E N T对某工程 1 × 4 1 0 t / h锅炉 的 . 1速 度 分 布 布袋 除尘 器进行 三维流场的数值 模拟 , 考察整个 除尘 系统 的烟气 2 流量 分 配 、 速 度 及 压 力 的 内部 分 布 规 律 , 以 期 为 除 尘 器 中导 流 板 通过 F l u e n t 后处理计算得 到各除尘室 的人 口质量 流率 : ( 1 ) 的设计和优化提供理论依据 , 进而优化除尘器 内部流场 。 无 导流板 的工况依 次为 2 9 . 3 6 k g / s 、 3 0 . 2 7 k g  ̄ s 和3 0 . 0 2 k g / s ; ( 2 ) 添 加 挡板和导流板 的工况依次 为 : 2 9 . 8 4 k g / s 、 2 9 . 8 7 k g / s 、 2 9 . 9 3 k g / s 。 1计 算 模型 从质量 流率 的计算结果可知 , 烟道入 口导流板的布置对烟气在各 1 . 1结构模型及 网格划分 除尘室之间的分布有 明显 的改善。烟气通过入 口处导流板的导流 数值模拟 分析 的对 象为 1 ×4 1 0 t / h锅炉 的布袋除尘 系统 , 布 和再分配 , 在各个除尘室之间均匀分布 。 袋除尘器设 计压力小 于 1 3 0 0 P a , 设计 温度 为 2 0 0 o C, 除 尘效率 大 2 . 2流 场 分 布 于9 9 . 9 %。该系统为三室六单元 的左右对称结构 , 共用一个人 口 图2 - 1 为单个除尘室内气体流场轨迹分布图。由图可见 , 除尘室 烟道 和 出 口烟 道 , 出 口、 人 口烟 道 由风 道 隔 板 隔 成 上 、 下 两 个 独立 人 口没有挡板时,气流进 ^ 除尘室后以较陕的流速冲击入 口正对面的 的通 道。除尘室单元左右对称 , 故选 取除尘器 的左 部结 构进 行模 布袋和灰斗底部, 并且分布很不均匀。 气流主要集中在除尘室入 口 及其 拟, 示意 图见 图 1 , 箭头为烟气 流动方 向。 正对面区域, 该区域内迹线分布密集 , 且气体流速较大 , 造成布袋负荷 在烟道入 口处设置一组导流板 , 使烟气均匀分布到各个除尘室 不均匀 , 易损坏; 气流直接冲击灰斗底部, 对已经落入灰斗的粉尘可能 入口。在除尘室入 口与布袋束之 间设 置挡板 , 避免烟气直接 冲击布 因此重; j ; 吁 i 莲人集尘箱 ,增加布袋除尘器的整体负荷,影响其效率和能 袋造成入 口处布袋负荷过重 ,而其余部位布袋 负荷过轻的现象 , 尽 耗 。 然而, 在除尘室 ^口合理布置挡板后, 上述现象得到明显改善。 气流 可能使速度场分布均匀 。设计 中, 挡板上部一般高出除尘室入 口一 进 ^ 除尘室后不会直接冲击布袋和灰斗, 且在除尘室内 ̄ F 6 -  ̄L 8匀, 大 段距离 , 挡板下部比布袋底部长一段距离 , 但是不进入灰斗部分。 大降低布袋的磨损和除尘器的能耗 , 提高布袋的使用寿命。 划分网格时 ,为 了减少 网格数量并尽可能划分 出规则 网格 , 根据流场 特性和几何形状的复杂程度 , 采用 s p l i t 命 令将模 型分割 为多个块 , 然后进行网格划分 。网格数量约为 1 1 0 万个 。

挡板阀在环保领域中的重要作用

挡板阀在环保领域中的重要作用

挡板阀在环保领域中的重要作用随着全球环境问题的日益突出,环保已经成为世界各国的共同关注和重要任务。

在环保领域中,各种先进设备和技术被广泛应用,其中挡板阀作为一种重要的流体控制装置,在环保工程中发挥着至关重要的作用。

本文将重点探讨挡板阀在环保领域中的重要作用,并从水处理、废气处理和固体废物处理三个方面进行分析和阐述。

首先,挡板阀在水处理过程中起到了关键作用。

水处理是环保工程中至关重要的一部分,其目的是将水资源利用起来并确保水质符合一定标准。

挡板阀在水处理系统中起到了流量控制、压力调节和流体切断的作用,能够有效控制水处理过程中的流量,保证处理过程的稳定性和安全性。

例如,在供水系统中,挡板阀能够根据实际需求调节水流量,确保供水系统的平稳运行;而在污水处理系统中,挡板阀能够切断流体,防止废水外泄,保护环境。

此外,挡板阀还能够承受一定的温度和压力,适用于各类水处理工艺。

其次,挡板阀在废气处理过程中也起到了重要作用。

废气处理是环保工程中关键的一环,其中包括废气的收集、净化和排放等过程。

挡板阀在废气处理中主要用于控制废气流量、调节气体浓度和隔绝有害气体的传播。

例如,在工业废气处理中,挡板阀能够根据废气特性调节气体流量,进一步净化废气,确保废气的排放符合环保要求;在生活垃圾焚烧发电厂中,挡板阀能够切断废气流通,防止有害气体泄漏,保护工作人员和周边环境安全。

挡板阀的可靠性和耐腐蚀性使其在废气处理过程中能够长时间稳定地运行。

再次,挡板阀在固体废物处理中扮演着关键角色。

固体废物处理是环保工程中不可忽视的一部分,主要包括固体废物的收集、储存、处理和回收利用等环节。

挡板阀在固体废物处理过程中的作用是实现废物的分离、运输和存储。

例如,在垃圾焚烧厂中,挡板阀能够准确控制垃圾进入和排出的流量,确保焚烧过程的稳定性;在焚烧废料输送中,挡板阀能够调节输送速度,确保废物的均匀性和连续性。

挡板阀的切断性能和耐磨性使其在固体废物处理过程中具备出色的表现,可满足复杂多变的工况要求。

表面张力驱动下挡板对微通道混合效果的影响

表面张力驱动下挡板对微通道混合效果的影响

第38卷第2期2020年4月轻工机械Light Industry MachineryVol. 38 No. 2Apr. 2020[研究.设计] DOI:10_3969/j.issn. 1005-2895. 2020.02. 004表面张力驱动下挡板对微通道混合效果的影响唐钧屹,陈晔(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816)摘要:微流控系统由于微通道尺寸变得越来越小,所以原先传统的外力驱动方式遇到了很大的困难。

而表面张力驱动微流体不需要任何外部能量源,对于设备小型化和集成化非常有优势。

课题组通过对微混合通道内设置挡板,改变挡板 的结构参数,通过数值模拟来研究表面张力驱动下挡板结构参数对混合效果的影响。

研究结果表明:设置了挡板后微通道的混合效果显著提高;同时随着挡板结构参数的改变,微通道的混合效果也随之呈现出一定的变化规律。

挡板的设置扰乱了微流体的流动,使得流体间的界面接触变多,混合效果得到提高。

关键词:微混合器;表面张力驱动;挡板;混合效果;数值模拟中图分类号:TH703 文献标志码:A文章编号:丨005-2895(2020>02>0018*06Effect of Baffles on Mixing Performance of Surface-Tension-Driven MicroChannelTANG Junyi,CHEN Ye(School of Mechanical and Power Engineering,Nanjing Technology University,Nanjing 211816,China)Abstract:As the size of microchannels of the microfluidic system becomes smaller and smaller,the traditional external force driving method has encountered great difficulties.The surface-tension-driven microfluid does not require any external power source,which is very advantageous for miniaturization and integration of microfluidic devices.By setting the baffle in the micro-mixing channel and changing the structural parameters of the baffle,the influence of the structural parameters of the baffle driven by the surface tension on the mixing effect was studied by numerical simulation.The results show that the mixing effect of the microchannels with baffle is significantly improved.At the same time,with the change of the baffle structure parameters,the mixing effect of microchannel also presents a certain variation law.The setting of baffle disturbs the flow of the microfluids,making the interface contact of the fluids more and improving the mixing performance.Keywords :micro-mixer;surface-tension-driven;baffle;mixing performance;numerical simulation如今微流控系统因为其巨大的潜力已经被广泛用 于生物化工等领域。

可变进气系统的控制原理

可变进气系统的控制原理

可变进气系统的控制原理可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是一种根据发动机负荷和转速变化自动调整进气道长度和形状的系统。

通过改变进气道的长度和形状,可变进气系统可以优化进气流动,提高发动机的燃烧效率和动力输出。

可变进气系统的控制原理主要包括以下几个方面:1. 进气道长度调节:可变进气系统通过改变进气道长度来控制进气气流的速度和压力。

在低转速下,进气道较长,气流速度较慢,使得气流更加充分地混合,在低转矩输出时能够提供更好的低扭矩性能。

而在高转速下,进气道较短,气流速度较快,使得进气量更大,从而提供更大的动力输出。

2. 进气道形状调节:可变进气系统可以通过改变进气道的形状来优化进气气流的流向和速度。

在特定的转速和负荷条件下,进气道的形状可以被改变以减少空气流动的阻力,从而提高气流进入缸内的效率。

这种调节进气道形状的方式可以通过利用可变进气道阀门或可变长度进气道来实现。

3. 涡轮增压系统控制:可变进气系统一般与涡轮增压系统结合使用,通过控制涡轮增压器的气流进口来调节发动机的进气量。

当发动机负荷较大时,涡轮增压器需要提供更多的气流压力,此时可变进气系统可以调节进气管道的阀门或长度,以增加进气道的流量和压力。

而在负载较小的情况下,可变进气系统则会减少进气道的长度和形状,以减少进气阻力,提高燃烧效率。

4. 电子控制单元(ECU):可变进气系统的控制需要借助于电子控制单元(ECU)来实现。

ECU通过传感器获取发动机的转速、负荷、温度等参数,并根据这些参数来判断可变进气系统的工作状态。

ECU会根据不同的负荷和转速要求来调整可变进气系统的工作模式,从而实现最佳的进气调节效果。

总的来说,可变进气系统的控制原理是通过改变进气道的长度和形状,调节进气的速度、压力和流向,以优化进气流动,提高发动机的燃烧效率和动力输出。

这一控制过程通常需要依赖于涡轮增压系统和电子控制单元的协调工作。

可变进气系统的应用能够提高发动机的效率和动力性能,减少排放,对于提升发动机的性能和环保性能有着重要的作用。

从四代的进气道说起

从四代的进气道说起

从四代的进气道说起四代首飞了,我太高兴了,这几天每天都到西西河里看各位大牛的文章,也去超大等军坛看,从各方面了解咱们的四代。

其实我也是满肚子话想说,可是最近我实在太懒了,不愿意动脑子仔细想。

不动脑子仔细想,自然就写不出有营养的帖子,只能吸收各位大牛的营养。

这首飞过了已经好几天,我终于下定决心,把自己知道的那点玩意拿出来供大家一看,您要是看着好,砸个花摔个宝咱接着;您要是看着不好,投个草拍个砖咱受着,反正,有四代在俺心中顶着,俺高兴。

说四代,道四代,实在是千言万语都讲不请啊,战略形势、经济形势、战术用途啥的可讲的太多了,有机会咱慢慢说。

今天俺先讲讲四代的进气道,然后再大范围引申,顺便讲讲空天飞机,这是俺欠人家浣花岛主的。

四代的进气道,大家都知道,DSI啊!没错,据晨大估测,应该是可调唇口的DSI进气道。

现在我们就从四代的DSI进气道说起。

四代的DSI进气道和F35以及枭龙04的进气道很相像,当然尺寸要大的多了,即有一个很大的鼓包,鼓包后是一个前掠的进气道唇口。

我们首先说一下这个鼓包,这个鼓包也被称为BUMP鼓包,它的来历其实和空天飞机或者说次轨飞行器有着很大的关系。

再说鼓包之前,我们先明确一个概念:乘波体。

乘波体时与升力体相对应的之中飞行器气动结构。

升力体就是我们熟悉的各种飞机的的气动结构,它所遵从的定律就是著名的伯努利定律,所有升力体飞行器都是利用上表面的气流速度高于下表面气流速度,从而利用下表面的压力高于表面飞起来的。

而升力体在高空稀薄大气中就不再使用,这就提出了乘波体的概念。

所谓乘波体,简单说就是利用激波后的气体压力远大于自由流的气体压力,飞行器将激波控制在下型面,从而利用激波后的压力产生升力。

这样说是一种简单说法,实际上并不准确,实际的情况我们在后面谈空天飞机时再详细说。

BUMP鼓包的名字就叫三维乘波曲面,它是研究乘波体的一个副产品。

我们先说说这个曲面的由来:有一个圆锥激波,当用一个平行于圆锥激波轴的平面去接近激波时,激波阵面与平面相交,就产生了一个曲线,这个曲线叫做前缘线。

排汽缸内置挡板对其流场影响的数值研究

排汽缸内置挡板对其流场影响的数值研究
第2 9卷第 8期
2 0 1 3年 8月







Vo 1 . 2 9. No . 8 65
El e c t r i c Po we r S c i e n c e a n d En g i n e e in r g
Au g . , 2 01 3
排 汽 缸 内置 挡 板 对 其 流 场 影 响 的 数 值 研 究
能量相 当于 总可用 能 量 的 2 % 以上 ,大 约 占机 组 总损失 的 1 5 % 。
扩压 管 出口
排 汽 缸 一 般 由 扩 压 管 和 蜗 壳 组 成 。汽 流 在 扩 压 管 内实 现 扩 压 和 转 弯 ,再 在 蜗 壳 内进 行 一 系 列
复 杂 的流 动 。在 扩 压 管 的 内外 壁 面 附 近 ,汽 流 容
汽 轮 机低 压 排 汽 缸 作 为 连 接 汽 轮 机 末 级 和 凝 示 意 图 ,图 2为 排 汽 缸 计 算 区 域 网 格 示 意 图 ,经 汽 器 的通 道 ,是 汽 轮 机 组 的 关 键 部 件 ,将 通 流 部 过 网格 无 关 性 验 证 ,网格 数 约 为 2 0 0万 个 ,保 证 分 末 级 流 出 的 汽 流 很 好 地 组 织 引 导 进 凝 汽 器 ,并
将末级 出 口的余速 动 能尽 可 能 地转 化 为 压 力 能 。
了计 算 的精 准 度 。
在 凝 汽器 压 力 给 定 的 情 况 下 ,降 低 汽 轮 机 末 级 出
口处 的静 压 ,能 够 提 高 汽 轮 机 组 的 效 率 。排 汽 缸
流 场 直 接 影 响 到 凝 汽 器 喉 部 的 流 场 ,进 而 影 响 凝 汽 器 的换 热 … 。对 大 功 率 汽 轮 发 电 机 组 ,排 汽 缸

挡板阀在泵站工程中的应用案例分析

挡板阀在泵站工程中的应用案例分析

挡板阀在泵站工程中的应用案例分析泵站工程是指将水或其他液体从低处抽取到高处的工程,常见于城市供水、排水、灌溉和工业生产等领域。

在泵站工程中,挡板阀是一种常见的控制介质流动的关键设备。

本文将通过分析几个挡板阀在泵站工程中的应用案例,探讨其在泵站工程中的重要性和优势。

一、挡板阀在消防泵房中的应用案例消防泵房是城市消防系统的重要组成部分,起着保护人民生命财产安全的关键作用。

在消防泵房中,挡板阀被广泛应用于控制引水管道的开闭和水流量的调节。

例如,在某市某区的消防泵房改造项目中,挡板阀的应用极大地提高了水力控制的精准度和安全性。

该消防泵房所使用的挡板阀采用先进的液力控制技术,能够根据实时的水压变化自动调节阀门开度,确保水流的稳定和可控。

其特点是结构简单、维修方便,具有良好的封闭性能和介质流动控制能力。

通过挡板阀的灵活调节,消防泵房能够根据消防需求灵活控制水流量,确保消防系统的正常运行,从而提高了消防水源的供应效率和安全性。

二、挡板阀在排污泵站中的应用案例排污泵站是城市污水系统的重要组成部分,起到将废水从低处排放到高处的作用。

在排污泵站中,挡板阀被广泛应用于控制污水流向和流量的调节。

以某市某区的中心城区污水处理工程为例,挡板阀的应用解决了该区域严重的污水积水问题,提高了污水排放的效率和质量。

该排污泵站所使用的挡板阀采用了先进的自动控制系统,能够根据自动监测的污水流量和压力变化实时调节阀门的开闭和水流量,确保排污泵站的正常运行。

不仅如此,挡板阀还具有良好的防污性能和耐腐蚀性能,能够适应复杂的水质环境和高强度的使用条件。

通过挡板阀的准确控制,该排污泵站成功解决了排污难题,提高了污水处理的效率和环境保护水平。

三、挡板阀在供水泵站中的应用案例供水泵站是城市供水系统的重要组成部分,起到将水从水源地输送到用户的作用。

在供水泵站中,挡板阀被广泛应用于供水管道的开闭和水流量的调节。

例如,在某市某区的供水工程中,挡板阀的应用有效解决了供水系统的控制问题,提高了供水的可靠性和稳定性。

一般公认的动力压力机挡板的最大允许

一般公认的动力压力机挡板的最大允许

一般公认的动力压力机挡板的最大允许动力压力机是一种用于成型金属和其他材料的常见工业设备,其中的挡板是至关重要的组成部分。

在本文中,我们将深入探讨一般公认的动力压力机挡板的最大允许值,并从多个角度对其进行全面评估。

1. 挡板的作用在动力压力机中,挡板的作用是什么?挡板在机械成型过程中承受的压力有多大?我们将首先从这些基本问题入手,以便更好地理解挡板在动力压力机中的重要性。

2. 材料选择和加工工艺选择何种材料制作挡板对机械性能的影响如何?挡板的制造工艺有哪些,如何影响其最大允许值?我们将深入了解挡板的材料选择和加工工艺,以及对其最大允许值的影响。

3. 最大允许值的计算方法在动力压力机中,如何计算挡板的最大允许值?挡板受到的压力和应力是如何影响其最大允许值的?我们将探讨计算最大允许值的方法和影响因素,以便更好地评估挡板的承载能力。

4. 安全性和监测措施挡板的最大允许值与动力压力机的安全运行有何关系?如何通过监测手段确保挡板在最大允许值内正常工作?我们将讨论挡板最大允许值与安全性之间的关系,以及相关的监测措施和预防措施。

5. 个人观点和总结在本文的我们将共享个人对动力压力机挡板最大允许值的一些观点和理解,并对全文进行总结回顾,以期对读者有所启发。

通过本文的深度和广度的探讨,相信读者能对一般公认的动力压力机挡板的最大允许值有更全面、深刻和灵活的理解。

希望本文能为相关领域的专业人士和爱好者提供一些有价值的参考和思考。

6. 挡板的作用在动力压力机中,挡板起着保护和导向作用。

当金属或其他材料通过动力压力机进行成型时,挡板可以帮助稳定和引导工件,确保其按照预定的路径移动,并避免材料在成型过程中受到外部干扰或损坏。

挡板还可以分散来自压力机的力,以减轻对工件和机器本身的压力,起到保护作用。

挡板在动力压力机中是至关重要的。

挡板在动力压力机中承受的压力取决于具体的成型工艺和所用材料的性质,通常会有相应的设计规范和标准来指导。

进气挡板对TBD620柴油机燃烧过程的影响分析

进气挡板对TBD620柴油机燃烧过程的影响分析

进气挡板对TBD620柴油机燃烧过程的影响分析缪本乐;安士杰;邵利民【摘要】通过实测示功图计算燃烧放热率,根据TBD620柴油机的进气涡流挡板对柴油机燃烧过程的影响测试,获取数据.得出在低负荷下,关闭进气涡流挡板,可提高进气涡流比,有效改善缸内可燃混合气形成质量,缩短滞燃期、增强预混燃烧比例.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2007(036)006【总页数】4页(P67-70)【关键词】柴油机;低负荷;进气涡流控制;放热率【作者】缪本乐;安士杰;邵利民【作者单位】海军工程大学,船舶与动力学院,武汉,430033;海军工程大学,船舶与动力学院,武汉,430033;海军工程大学,船舶与动力学院,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】U664.121TBD620柴油机在进气系统中成功地采用了先进的“HALLO双进气道可控涡流”技术,柴油机的每只气缸盖上布置有两个进气道和一个排气道。

两个进气道彼此独立,一个进气道为直流进气道,另一个为涡流气道。

在直流气道的入口处装有一个可调节开度的活门,活门的开度由增压压力控制的调节杆随负荷的变化自动进行调节。

气体经双进气道进入气缸,对燃烧室中混合气的形成和燃烧发生影响,因此通过对柴油机TBD620可控双进气道进行理论分析和实验研究,探讨进气挡板对TBD620柴油机燃烧过程的影响。

1 TBD620柴油机燃烧放热率计算对放热规律的计算以零维热力学模型(完全燃烧模型)为基础进行。

以实测p-φ图计算放热率的基础是热力学第一定律。

在燃烧过程中,燃油燃烧释放出的热量等于系统工质总的内能、对外所作的机械功和工质与系统周壁所交换的热量的总和。

所以要计算各工况下的放热率必须先求出等式中其它三项的值。

计算过程见参考文献[1]。

2 缸内示功图测试为进行TBD620柴油机低负荷运行工况的测试分析,建立了TBD620柴油机测试台架。

试验台由TBD620V12柴油机,Y1900-S型水力测功器组成;台架测试系统由缸内压力传感器各种常规温度、压力、流量、转速传感器、柴油机多功能测试仪和多功能数据采集仪组成。

挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究

挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究

挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究鹿来运;郑文科;崔奇杰;陈杰;蔡伟华;姜益强【摘要】为了对海上晃荡条件下液化天然气用绕管式换热器盘形均布器进行设计优化,采用数值模拟的方法建立了基于VOF两相流及RNG κ-ε湍流模型的晃荡均流计算模型,模拟了横摇条件下不同挡板形式盘形均布器的均布性能.模拟结果表明:横摇条件下设置挡板可以改善盘形均布器均布性能,增加挡板高度与数目都可以使盘形均布器均布性能得到改善.为有效改善盘形均布器流动均布性能,竖直挡板高度应高于液位高度,水平挡板高度应低于液位高度.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】8页(P30-37)【关键词】盘形均布器;设计优化;挡板形式;横摇;分布性能;数值模拟【作者】鹿来运;郑文科;崔奇杰;陈杰;蔡伟华;姜益强【作者单位】中海石油气电集团有限责任公司,北京100027;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090;中海石油气电集团有限责任公司,北京100027;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】O359+.1;TE646近年来,随着能源需求的增加,海上天然气的开采与应用引起了人们的广泛的关注,而离岸较远的海上天然气气田的储运则成为实际应用中需要解决的主要问题。

浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)作为一种新型海上气田开发技术简化了海上天然气的开发过程备受青睐[1]。

FLNG是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置,通过系泊系统定位于海上,具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能,并通过与液化天然气(LNG)船搭配使用,实现海上天然气田的开采和天然气运输。

然而,由于海上波浪、海风等作用,在浮式生产装置上的主要设备如分离器、换热器等都需要在晃动条件下进行工作。

绕管式换热器以其承压性好、温降大、传热温差小、传热面积大、回流速度快、气液分配均匀与效率较高、维修方便等特点,被广泛应用于海上天然气的液化流程中。

服务器进风挡板对单机柜数据中心的热性能优化

服务器进风挡板对单机柜数据中心的热性能优化

服务器进风挡板对单机柜数据中心的热性能优化
刘红敏;卞家港
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2022()22
【摘要】针对模块化单机柜数据中心的积热问题,提出添加服务器进风挡板的优化策略,并使用计算流体动力学(CFD)软件进行仿真计算。

其中服务器模型设置为多孔介质模型,服务器进风挡板共设置5种不同尺寸和5种不同安置角度,同时分析了机柜中气流的最佳分布。

研究结果表明,尺寸为2 cm×44 cm、角度为30°的进风挡板是消除数据中心积热问题的最优选择。

采用最优挡板后,局部热点温度可降低至303.2 K,服务器进风温度和速度标准差分别可降低6.4 K和0.3 m/s,RTI值降低0.3,ηr值提高0.5,IOM值降低10.2。

【总页数】5页(P95-99)
【作者】刘红敏;卞家港
【作者单位】上海海事大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM02
【相关文献】
1.数据中心无人化维护基于整机柜服务器的应用
2.台达推出新一代数据中心服务器机柜
3.采用新型局部挡板结构的数据中心热性能优化办法
4.某数据中心机房方案优化及机柜进风温度分析
5.整机柜服务器在数据中心的应用与研究
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DSI进气道鼓包外形优化

DSI进气道鼓包外形优化

DSI进气道鼓包外形优化
唐静;贾洪印;李彬;崔鹏程
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】2017(0)S1
【摘要】无隔板进气道(DSI)具有宽马赫数性能好与结构简单等优点,已成功应用于美国F35飞机和中巴合作枭龙飞机的进气道设计。

超声速飞行条件下进气道入口处鼓包(Bump)外形对进气道流动特性影响很大,直接影响着进气道性能。

基于离散伴随方法求取梯度,采用序列二次规划(SQP)优化方法对鼓包外形进行优化。

鼓包的外形参数化采用自由型面变形技术(NFFD),在外形改变后采用改进型距离函数法(IDWF)变形计算网格。

结果表明,在畸变指数不增的约束条件下,优化后的进气道性能明显提高,总压恢复系数提高约5%,同时畸变指数下降约0.03。

【总页数】5页(P77-81)
【关键词】外形优化;DSI进气道;离散伴随;自由型面变形;网格变形
【作者】唐静;贾洪印;李彬;崔鹏程
【作者单位】中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所;西北工业大学航空学院
【正文语种】中文
【中图分类】V211.48
【相关文献】
1.汽车侧围产生鼓包的原因与方案优化 [J], 谭文娟;彭鸿;朱贞英;项剑
2.带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性\r及参数影响规律 [J], 贾洪印;周桂宇;唐静;吴晓军;马明生
3.基于EHVI加点准则的DSI进气道气动/隐身多目标代理优化方法研究 [J], 樊华羽; 詹浩; 程诗信; 米百刚
4.凸包(Bump)进气道/DSI模型设计及气动特性研究 [J], 钟易成;余少志;吴晴
5.进气道外形参数的多层次、多目标优化 [J], 李敬;李天;武哲
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飞机可调斜板式进气道板位突变特性研究

飞机可调斜板式进气道板位突变特性研究

飞机可调斜板式进气道板位突变特性研究史建邦;申世才;于芳芳;姜健【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)001【摘要】Two basic characteristics (pressure fluctuation in inlet and shock system variation at the inlet entry) have been investigated through analysis of the regulating rule of adjustable ramp inlet and with the combination of flight test data and CFD results. Thus the cause of abnormal inlet noise happened during flight is further analyzed. An optimum method for adjusting ramp inlet has been raised. This investigation method has some engineering application value for flight test of the same type of inlets.%通过分析可调斜板式进气道的调节规律,结合飞行试验数据和CFD三维流场仿真,研究了板位突变条件下的两个基本特性——进气道内流压力脉动、进气道入口激波系变化.进而分析了空中飞行时进气道异常响声的原因,提出可调斜板式进气道调节的优化方法,该特性研究方法对同类进气道试飞具有一定的工程应用价值.【总页数】5页(P85-88,96)【作者】史建邦;申世才;于芳芳;姜健【作者单位】中国飞行试验研究院发动机所,西安710089;中国飞行试验研究院发动机所,西安710089;中国飞行试验研究院发动机所,西安710089;中国飞行试验研究院发动机所,西安710089【正文语种】中文【中图分类】V211.48【相关文献】1.飞机进气道/发动机台架联合试验及匹配特性研究 [J], 高为民;任智博;王勤;王晓良2.飞机快速俯仰机动下Bump进气道的动态特性研究 [J], 杨应凯3.边条翼下进气道与飞机一体化流场特性的研究 [J], 郁新华;马经忠;胡主根;黎先平4.超声速客机轴对称气动可调进气道流场特性仿真研究 [J], 程林;杨晓强;贺强5.涡桨飞机发动机进气道排除异物特性数值研究 [J], 王利敏; 张彦军; 米百刚; 杨梅花因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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挡板对四模块可调进气道特性的影响李永洲;张蒙正;路媛媛;南向军【摘要】针对RBCC发动机Ma=2.5~7.0宽范围工作要求,设计了顶板部分可调的四模块二元变几何进气道,并研究了挡板对其总体性能和流场结构的影响.数值计算结果表明:进气道整个工作范围内总体性能较优,特别是流量捕获能力.带挡板时进气道流场基本保持了二维特征,不带挡板时两侧具有明显的三维特征,压缩效率降低,流量系数显著下降.带挡板时进气道左/右模块性能基本相等,不带挡板时左/右模块差别明显,与右模块相比,左模块基本保持了二维流动特征,压缩效率明显更高.【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2016(042)002【总页数】7页(P47-52,63)【关键词】RBCC;高超声速进气道;宽马赫数;变几何进气道【作者】李永洲;张蒙正;路媛媛;南向军【作者单位】西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100【正文语种】中文【中图分类】V434-34火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)发动机[1-6]是将火箭发动机和吸气式发动机有机地组合在一起,具有高推重比和高比冲的优势。

相对TBCC和ATR等其它组合推进系统,RBCC具有更宽的飞行空域、速域以及多种工作模态,寻求适应这种工作要求的进气道设计方案是其关键技术之一。

对工作在Ma=4.0~7.0的双模态冲压发动机,由于高低马赫数时的性能协调相对容易实现,因而普遍采用结构简单的定几何方案[7]。

但是,随着工作范围的拓宽,定几何进气道难以满足宽范围的性能要求。

鉴于变几何进气道在宽马赫数范围内的性能优势,一些典型高超声速飞行器均使用了变几何结构,如X-43A采用了转动唇口形式[8],法国的LEA斜向平移整个唇口板[9]。

对于工作范围更宽的RBCC发动机进气道,美国Aerojet公司提出的Sturtjet发动机是通过转动整个顶板来调节喉道的面积来适应宽范围工作[10]。

日本JAXA的RBCC发动机采用顶板上下平移方案[11]。

由于结构强度、地面试验能力和飞行试验代价等限制,当前主要研究单模块进气道。

为了防止其超声速侧向溢流以保持来流的二维特性,一般均带有侧向溢流挡板[9,11-13]。

但是,考虑到与飞行器前体一体化设计,挡板会对热防护和飞行器的侧滑特性等产生不利影响,此时十分关心有/无挡板时进气道的特性,对多模块进气道更是如此,这时还需关注各模块之间的差别。

因此,本文针对矩形流道RBCC发动机,在Ma=2.5~7.0范围内,研究了挡板对四模块部分顶板转动二元变几何进气道的总体性能和流场结构的影响,并对其左/右模块特性进行比较。

本文设计变几何进气道时,将其分为两段工作:高马赫数段Ma=4.0-7.0和低马赫数段Ma= 2.5~4.0。

在这两段工作范围内,尽可能保持型面固定。

基准构型设计中,考虑到高马赫数时进气道处于冲压模态,设计马赫数取6.0。

为了使Ma=4.0~7.0范围内进气道具有较高的流量系数,采用来流马赫数由高到低,外压激波依次封口的设计方法。

图1给出了设计的基准进气道,第一级压缩角取6°,第二级压缩角取5°,第三级取6°来减小内压段长度,唇罩内型面后段是一段6°的上凸圆弧以弥散反射激波,优化喉部流场结构。

此时,进气道基准构型的总收缩比Rct=6.6,内收缩比Rci=2.07,等直隔离段长度为7倍的喉道高度。

在低马赫数段(Ma=2.5~4.0),一方面进气道的压缩量需求减小,另一方面需要减小内收缩比来保证自起动能力。

在基准构型的基础上,顺时针转动第三级以后的顶板可以增大喉道面积从而减小了总收缩比和内收缩比,可以满足上述要求。

本文将顶板沿第三级转折点A转动3.7°(见图2),此时第三级压缩角降为2.3°,Rct降为3.5,Rci降为1.41。

根据出口设计要求,此时需要沿D点将喉道后的型面转为水平。

基于以上二维构型设计四模块进气道的三维构型(见图3),各模块之间的隔板采用前掠构型,隔板的前缘线参考基准构型Ma=4.0时的反射激波线,内压段两块侧板也采用这种前掠构型。

为了防止超声速侧向溢流,需要在外压段两侧加两块挡板,挡板的前缘线取Ma=5.0时的第一道入射激波线,后缘线与侧板前缘线平行。

该挡板与侧板之间有一定的纵向距离,可以进一步排除顶板附面层分离包辅助起动。

为了排除挡板上的附面层,挡板与侧板横向也存在一定间距,一般大于挡板尾缘处最大附面层厚度。

对单个模块而言,Ma=4.0~7.0时的基准构型喉道宽高比为3.30,Ma=2.5~4.0时的构型喉道宽高比为1.86。

此外,考虑到进气道与飞行器前体的一体化设计,也需研究无挡板(nosidewall)时进气道的性能和流场结构,并与有挡板(sidewall)时进行对比。

采用Fluent软件进行数值计算,通量差分采用AUSM格式,湍流模型为Re-Normalization Group(RNG)k-ε模型,流动方程、k方程、ε方程均选择二阶迎风格式离散,近壁采用非平衡壁面函数法。

由于模型和流动的对称性,取一半模型进行计算,加密壁面附近的网格。

采用Sutherland公式计算分子粘性系数,壁面取绝热无滑移和固体边界条件,采用压力远场和压力出口边界条件。

各残差指标至少下降3个数量级并且流量沿程守恒时认为数值模拟结果收敛。

采用ICEM进行网格划分并加密,网格量在220万。

文献[14]对该数值计算方法进行了试验校验,表明其可以较好模拟高超声速进气道复杂流场结构。

按照ΔMa/ΔH=1/2(1/km)给定来流条件,其中来流Ma=6.0时,高度H=24 km。

3.1 有/无挡板时进气道的性能与流场特征图4给出了有/无挡板时进气道出口截面总体性能参数(质量加权平均)随来流马赫数的变化曲线,可以看出,总压恢复系数(σe)和增压比(pe/p0)在Ma=5.0~7.0变化梯度更大,流量系数(φ)增加梯度不断减小。

在转级点Ma=4.0时,除了流量系数,其它参数发生阶跃变化,增压比和出口马赫数(Mae)变化比较明显。

相对带挡板进气道,不带挡板时由于侧向溢流比较严重,增压比下降明显,而且总压恢复系数也不断降低,设计点Ma=6.0时,不带挡板时增压比和总压恢复系数分别下降了11.7%和5.7%;二者流量系数差别较大,Ma=6.0和3.0时分别下降了10.0%和12.5%。

出口马赫数随着来流马赫数增加,差别越来越小。

但是,在整个工作范围内,有/无挡板时进气道性能都较优,尤其是流量系数。

带挡板的进气道Ma=2.5时流量系数高达0.56,设计点Ma=6.0的增压比和总压恢复系数分别为26.5,0.574。

由图5可以看出:带挡板时进气道的外压段波系结构基本保持了二维流动特征,高马赫数时挡板附面层影响其附近的顶板激波;无挡板时进气道绝大部分保持了二维特征,由于两侧溢流的原因,造成激波在两侧出现明显的三维流动特征且沿流向趋势加剧。

图6给出了Ma=6.0时典型位置的纵切面流场,左侧截面(L)紧靠对称面,右侧截面(R)紧靠最右侧侧板,展向距离Δz均为0.25 mm。

从对称面到最右侧,L截面外压段的激波系基本保持了二维流场特点,第一道激波封口,但是R截面的激波有明显不同:带挡板时,由于挡板附面层的作用导致外压段激波被抬起,第一道激波角变大并影响到了第二道和第三道激波结构;不带挡板时,最外侧的溢流导致第一道激波波角变小。

3.2 进气道左/右模块的性能与流场特征图3给出了四模块进气道的气动构型,该模型左右对称,对称面是中间的隔板。

选取一半模型进行研究,靠近对称面一侧为左模块(inletL),远离一侧为右模块(inletR)。

图7可以看出,带挡板时进气道左/右模块出口性能基本相等。

不带挡板时进气道左/右模块性能存在明显差别,尤其是流量系数随着马赫数的增加差距不断增大,Ma=6.0时,相对右模块,左模块的增压比增大13.3%的同时总压恢复系数增大了7.5%,流量系数也增大了14.3%。

相对带挡板时的左/右模块,不带挡板时右模块的溢流造成左模块的流量系数不断降低。

以上说明,挡板对左/右模块的性能影响明显。

图8给出典型马赫数时进气道出口截面的马赫数分布。

带挡板时左/右模块很好地保持了二维特征,出口马赫数分布基本对称,均匀性良好。

不带挡板时,左模块基本保持了二维特性,右模块出口左侧形成了一个明显的角涡。

分析上述现象形成原因,图9给出了Ma=3.0时进气道壁面极限流线,带挡板的进气道流动保持了二维特征,外压段溢流从挡板、挡板和侧板之间流出。

无挡板时,外压段上越往后溢流越严重,低马赫数时更加明显,而且进入右模块内压段的气流开始向左偏折,在隔板处汇聚形成了出口左侧的角涡(图8)。

在Ma=2.5~7.0范围,数值研究了挡板对设计的四模块二元变几何进气道性能和流场结构的影响,得出以下结论:1)采用激波依次封口设计概念的部分顶板可调进气道,在整个工作范围内具有高的流量捕获能力和较优的总体性能。

带挡板的进气道Ma= 2.5时流量系数高达0.56,设计点Ma=6.0时出口增压比和总压恢复系数分别为26.5和0.574。

2)带挡板时进气道外压段的激波系基本保持了二维特征,不带挡板时两侧出现明显的三维特征,此时压缩效率降低,流量系数下降明显。

在设计点,相对带挡板进气道,不带挡板时流量系数和出口总压恢复系数分别下降了10.0%和5.7%。

3)带挡板时进气道左/右模块性能基本相等,不带挡板时进气道左/右模块差别明显。

设计点时,相对右模块,左模块出口增压比增大13.3%的同时总压恢复系数增大了7.5%。

4)带挡板时左/右模块基本保持了二维特征,出口均匀性良好。

不带挡板时,右模块出口左侧存在明显的涡流区。

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