气道试验台流量计算方法

PPT3-气道试验台测量误差分析-詹仰钦

内燃机气道试验台误差分析詹仰钦天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室2008.7目录一.测量方法二.误差基本概念三.试验台误差分析四.结论台桌直线步进电机流量变送器稳压厢稳压筒动量计风机采集仪计算机TUST102气道稳流试验台原理图模拟缸套一测量方法试验台照片二误差基本概念1.测量分类1)直接测量：可用量具或仪表直接读出测量的值。

2)间接测量：由直接测量值经公式运算得出的，称为间接测量，如密度, 体积。

3 误差分类1.系统误差特征：在同一条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和方向保持恒定，或者在条件改变时，误差的绝对值和方向按一定规律变化。

2. 随机误差a) 特征：在同一条件下多次测量同一量时，每次出现的误差大小，正负没有确定的规律，以不可预知的方式变化着。

b)随机误差的估算）（）（112−−=∑=n n x x ni i x σ平均值的标准偏差112−−=∑=n X x ni i ）（σ随机误差的正态分布规律标准偏差4 直接测量结果的不确定度目前国际公认的有三条1) 不确定度按其数值的评定方法归并成A,B两类u A ,u B 2) 如果各分量是独立的，测量结果的合成标准不确定度是各分量平方和的正平方根:3) 根据需要可将合成标准不确定度乘以一个包含因子K(取值范围2-3之间),作为展伸不确定度,使测量结果能以高概率(95%以上)包含被测真值.22BA uu u +=1) 直接测量结果的A类不确定度多次重复测量误差处理,根据随机误差计算平均值之标准偏差.即)1()(2−−=∑n n x x u iA 3Δ=Bu2) 直接测量结果的B类不确定度用其他方法估算的误差:如仪器的极限误差,示值误差限或允许误差限或最小分度值△3) 直接测量结果的合成不确定度.测量结果=相对误差: (P=68.3%)展伸不确定度:22BAx uu u +=xu x ±%100*x u E xr =xKu u =6 气道试验测量误差的来源①仪器装置误差②原理方法误差③环境条件误差④个人误差⑤被测量本身的起伏变化⑥测量仪器对被测量的扰动以上6种误差在气道实验中都会出现，在实验中要认真分析，积累经验。

进气门晚关米勒循环对高强化柴油机燃烧和换气影响的研究

进气门晚关米勒循环对高强化柴油机燃烧和换气影响的研究王子玉;张岩;王雷;刘金龙;白洪林;李玉峰【摘要】为了探索米勒循环技术对于燃烧和换气过程的影响,在1台高强化单缸柴油机上应用进气门晚关米勒循环进行了试验和仿真研究.进气门关闭时刻分别为上止点后-110°CA(原机)、-86°CA和-70°CA.发动机试验在转速3 600 r/min、指示升功率77 kW/L、过量空气系数1.6的高强化运行工况下展开.通过对试验平台建立一维热力学计算模型进一步分析了米勒进气相位对换气过程参数的影响.研究结果表明:随着进气门关闭时刻的推迟,由于有效压缩比的降低,缸内压缩终了工质温度和压力均显著下降,在相同功率条件下最大燃烧压力和温度、最大压力升高率、排气温度均显著下降,有助于降低高强化柴油机缸内的热力负荷;随着进气门关闭时刻的推迟,压缩过程中的米勒损失和进气回流率增加,充量系数、泵气损失均下降;进气门晚关的米勒循环还明显降低了NOx排放,改善了燃油消耗率.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】11页(P8-18)【关键词】高强化柴油机;进气门晚关;米勒循环;进气门关闭时刻;燃烧;换气【作者】王子玉;张岩;王雷;刘金龙;白洪林;李玉峰【作者单位】中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400【正文语种】中文【中图分类】TK421+.10 引言在日益严格的排放法规推动下，车用柴油机正朝着小型强化方向发展，升功率不断提高。

目前，单缸排量为0.4～0.5 L轿车和轻型卡车用柴油机的功率密度已经强化到60～90 kW/L[1-4]，某些研究中的机型甚至超过了100 kW/L[5-6]；在单缸排量超过1 L的重型柴油机中，虽然大多数机型的升功率仍低于40 kW/L，但特种车辆高强化柴油机的升功率已达到90 kW/L[7].为了研究高强化柴油机的燃烧过程，Zhang等[8]开发了一个高强化单缸柴油机试验平台，其最高转速可达4 500 r/min，允许最大爆发压力达25 MPa，通过组织快速燃烧过程获得了超过80 kW/L的有效升功率。

发动机CAD_CFD设计技术

2004142发动机CAD/CFD 设计技术师石金　王　志　王建昕(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京　100084) [摘要]　阐述了CAD/CFD 技术在发动机设计开发中的重要性,并对CFD 求解步骤及CAD/CFD 的设计方法进行了描述。

给出了CAD/CFD 技术在电喷汽油机进气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果。

叙词:发动机,CAD ,CFD ,优化设计CAD/CFD Technologies for Internal Combustion EnginesShuai Shijin ,W ang Zhi &W ang JianxinTsi nghua U niversity ,State Key L aboratory of A utomotive S af ety and Energy ,Beiji ng 100084 [Abstract]　This paper illustrates the importance of Computer Aided Design (CAD )and Computational Fluid Dynamics (CFD )technologies in the developoment of Internal Combustion Engines.The solution process of CFD and the design method using CAD/CFD are described.The applications of CAD/CFD to the designs of the intake manifold of an EFI gasoline engine and the spiral inlet duct of diesel engine are also presented.It concludes that commercial CAD/CFD software has high simulation accuracy and can be used as an assistant tool for engine design.K eyw ords :Internal combustion engine ,CAD ,CFD ,Optimum design原稿收到日期为2003年9月16日,修改稿收到日期为2003年12月10日。

某高强化柴油机进气道的设计开发

从图４可以看出，门全开时（气８ｍｍ升程）由于进气气流被两个气门分开，因产生剪切层而引起
大的速度梯度，于是产生湍流。因此，较高的进气流速会形成较大的速度梯度，而产生更大的湍流动从
能，形成了整个气道中质量和动量交换最强烈的区域，区域内湍动能和耗散率均最大。此
图５示出经过进气阀中心纵截面流线分布，可
以看到，门座与气缸连接，气形成突扩区域，气体对
而言相当于后台阶流动，容易出现流动分离现象；而在两气门相邻区域内，一方面由于气门座的影响，流
比等相关参数，最后进行了试验验证。
图３网格细化图（大）放
１进气道仿真
１１网格的划分．
１２仿真参数的设定．
计算中的边界条件（界条件的设定以试验为边标准）下：口总压如进一８．Ｐ；温Ｔ一９６ｋａ总２３Ｋ；口静压Ｐ９出一Ｐ — Ａ一８．Ｐ（差ｌｐ４６ｋａ压
３． — ２．４２５ — ０３９８ — ３０．５．４５１ — ４２．１．４．９ —３１８７．５．１ —３４１２．４７．
而在气门升程较小时，这样的损失所占的比重增大，
２２．
所以会出现仿真值减小速率要快于试验值减小速率

气道流量对发动机性能影响的评价方法

Ｒｃｒｏｉｄ的平均流量系数即是求：由各个气门升程ａ
±０％，．达到了±１５％的精度要求。
２Ｏ．Ｏ％１Ｏ％．５
一
得到的曲线下的积分面积对积分区间的比值。积分区间是在进气门开和进气门关之间所对应的曲轴转角。平均流量系数反映气道在整个进气过程中的宏观流动特
１．试验台主体２．二级稳压箱３形管４叶片式涡流风速仪５．Ｕ．．涡流模拟气缸
６．升程传感器７气门升程调节电机８缸盖９滚流模拟气缸ｌ．．．．Ｏ叶片式滚流风速仪
１．压差传感器１．１２管道ｌ．３涡街流量计ｌ．４稳压箱ｌ．５阀门ｌ．６高压离心风机
气源方面选择风泵，保证在模拟气缸内能建立测试需要的压力。流量
计采用高精度宽量程的涡街流量计，气体的测量精度可以达到 ±ｌ％，根据
流量计精度，试验台测试精度也定义为不大干±１。涡流或滚流的测量采％
＿Ｃ琨代零部件
维普资讯
用叶片式风速仪，能满足气道流量测试的要求。
试进行性能验证。
能影响的评价方法
发动机的气道性能直接影响燃烧状况，决定着发动机的性能和排放水平。目前的技术水平尚不足以准确测量气体在发动机气缸内的流动情况，通常利用气道稳流试验台，评价气道的流动特性，为气道的分析改进提供
依据。若发动机出现由于气道问题引起的功率不足，通过发动机试验的方
式中 ——气体体积流量，ｍ／３ｓ
— —
气门升程调节和数据采集处理采用自动化控制，在控制软件中输入试验类型、气门升程步长及稳流测试
所需要的各种参数后，只需在每个升程的测量节点调节风压，保证模拟气缸内的恒定压力，系统自动采集测试

AVL-FIRE进气道的总述

进气道 CFD 计算的分析思路和评价方法
第一章前言
进气道的设计对发动机的影响是非常重要的，在进气道的设计中，人们总结出两个定量描述进气道特性的参数，一个是流量系数，一个是涡流/滚流比。其中流量系数直接决定着气缸的充气量，而涡流/滚流比对缸内混合气的形成，发展，燃烧扩散的速度和稳定性。但是提高流量系数时涡流/滚流比会降低，反之亦然，所以常常需要在这两者之间取得一个折衷。在 FIRE 里，我们可以在算出三维流场的基础上通过公式很方便地计算出这两个量。
图 1 柴油机进气道-计算域
对于汽油机来说，进气道采用的是直气道或切向气道，图 2 所示的是一个典型汽油机进气道的计算模型。在汽油机进气道的计算中，人们主要关心的参数就
是流量系数和滚流强度。涡流旋转的中心轴为气缸中心轴，而这里提到的滚流的旋转轴取决于切向气道的方向，在稳态研究时一般是在距缸盖 0.5 倍缸径的面上垂直于气缸轴线和气道切面的线即为滚流的旋转轴线如图 3，图 4 所示。滚流强度主要是依据在这个平面上速度的切向分量（与气缸中心轴平行的速度分量）计算出的。在 FIRE 计算时，可以通过在体网格的 z=-0.5D（计算模型的原点在缸头面，并且气缸中心线为 z 轴）这个位置生成一个 Face Selection，然后选用 2D Results 里的 Tumble_ratio_face 这个公式即可算出。由于滚流的特性，在实际发动机运行时其中心轴的位置还与活塞的运动有很大关系，这一点也是与涡流不同
图 7 表面网格-出口面和进口面
7 在气门周围要定义细化的选项，可以通过在气缸盖上建立 Cell 选项的方法对细化区域进行定义。在网格自动生成工具中，定义的细化区域是进行 z 方向细化
的基础。
8 点击 OK.

FIRE典型应用的分析思路和结果评估标准

FIRE 典型应用的分析思路和结果评估方法舒红闫小俊（AVL 中国先进模拟技术，上海）一．前言在长期与客户的技术交流和提供技术支持的过程中，我们认识到尽管我们提供了很多 FIRE 典型应用的算例，在培训中也介绍了相关理论背景和应用经验，但由于客户的背景参差不齐，关注点和兴趣也各不相同，同时 CFD 在发动机领域的应用涉及到很多专业知识，对用户的要求比较高，所以我们感到有必要结合我们了解到的用户在 FIRE 应用中遇到的各种各样的问题和困难，把 FIRE 几种典型应用的模拟计算思路和对结果的分析评价方法做更系统的总结，指出一些重点和要注意的方面，供用户尤其是新用户参考。

二． FIRE 几种典型应用 1. 进排气歧管这是最常见的 FIRE 应用之一，这种计算可根据需要分三个层次来进行。

A）如果简单地评估各歧管的通流能力，并找出流动损失较大的区域，可只进行稳态计算。

以图 1-1 为例，计算四个 Case，分别是出口 1 定义为出口，其他出口定义为壁面；仅出口 2 定义为出口；仅出口 3 定义为出口；仅出口 4 定义为出口的情况。

这里入口条件可以是流量，出口条件给静压，由于考虑数值计算的收敛性，当定义出口为静压时要求出口处没有回流，所以对有些模型（如模型出口面离拐弯段很接近，明显会有回流）可能需要将出口段延长（可以在原模型的网格上利用 FAME 的 MESH TOOLS 里的 Enlarge）Extrude 来延长出口管体网格）。

对计算结果的处理可以通过比较四个 Case 的进口和出口的总压差来评估各个歧管的通流能力，以及沿管长方向总压变化的曲线（如图 1-2）找出压力损失最大的部位，结合对三维流场的分析提出改进结构设计的建议。

出口 12 3 4入口图 1-1 进气歧管示意图图 1-2 某六缸机进气歧管两种设计方案－两种工况下沿某一歧管长度方向总压变化曲线 B）如需评估发动机实际运行时各缸的充气均匀性或 EGR 的分布均匀性，那么应该做瞬态计算。

发动机计算解析

2
1
1
p II pI
pII pI
(2.5.3)
下标 I—节流位置前；II—节流位置后m A AAA 2pI I
进气： pI p2 , pII p 排气： pI p, pII p3
m E E AE 2 pI I m A A AA 2 pI I
加入为正，取出为负
二、气阀几何流动截面积A
m
/ o CA
直喷式中速柴油机 0.5~2.0 50~120
一般确定 dQB 有下列 3 种方法：
d
1．分析示功图
利用现有的实测示功图进行数值分析，求出 dQB ，
d
作为已知数据，接近燃烧过程缺点：要求有母机型，往往缺少试验数据
2．建立燃烧模型
从实际燃烧的物理化学过程出发，考虑（1）燃油喷雾模型（贯穿、破碎、蒸发、卷吸）（2）化学反应机理（3）湍流模型缺点：计算费用较高
本节主要介绍常用的韦伯燃烧曲线
一、韦伯代用放热规律
韦伯函数是在均匀混合情况下从反应动力力学推出的半经验公式
其一般形式为：
X 1 exp( aY m1 ) (2.6.3)
dX a(m 1)Y m exp(aY m1) dY
(2.6.4)
式中：Y —无因次时间函数 Y VB VB
VE VB
一、流量方程
理论流量 m th 按一维等熵流的流量公式计算，而实际流量 m 等于
理论流量乘以流量系数
m m th A 2 pI I (2.5.2) 式中：A—垂直于来流方向的几何流动截面； —流量系数；
A —有效流通截面； —流动函数
对于内燃机进气门处的流动均为亚音速流动（第 36 页公式 2.5.3）
由图 2.5.2、图 2.5.3 可以看出

基于CFD的发动机进气道优化设计

由于计算空间的剖面和表面曲率变化复杂 ,因此合理的构造计算空间的网格对计算的精度和收敛性都有极大的影响。本文采用分块式网格划分方法构建计算空间的三维网格 ,对于形状规则的稳压腔以及模拟气缸套区域 ,全部采用结构化的正六面体网格 ;对于形状变化复杂的进气道、进气门、进气门座圈和燃烧室区域 ,采用非结构化的四面体网格。这种方法使网格的数量大大减少 ,增加了计算收敛的速度 ;同时保证了网格更能真实模拟实物状态 ,使计算精度更高。
Abstract: The gas flow ing characteristic of intake and exhaust system in engine is very comp lex. It could not only affect the volumetric efficiency and the gas exchange loss, but also has important influence on the dynam2 ic p roperty and econom ical efficiency. During the development of a new type 125cc water2cooling engine, the samp le engine performance test indicates that the integrity performance has a gap comparing to the original de2 sign requirements and the original design of intake passage has some defects. In this passage, a CFD model of the p rototype engine’s intake gas passage was built using AVL - F IER and a 3D steady CFD analysis and op ti2 m ization were carried out. A t first, the original gas passage model was validated by the test result, then op ti2 m um analysis basic on the model was p rocessed. The calculation results show that the flux coefficient of the op tim ized real passage is 21% larger than that of the original one; the original real passage was imp roved ac2 cording to the op tim ized solution, and the contrasting test result show s that the flux coefficient is larger than the original one by 19%. Keywords: Engine, Inlet air core, CFD , AVL - F IER

汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算

汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算朱忠攀;林瑞;杜爱民;朱沛沛;袁峥正【摘要】针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量.研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比.研究结果表明:基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内.通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小.【期刊名称】《内燃机工程》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】7页(P121-127)【关键词】内燃机;汽油机;PIV试验;进气;滚流比【作者】朱忠攀;林瑞;杜爱民;朱沛沛;袁峥正【作者单位】同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TK417汽油机进气道设计的流动特性参数指标主要有流量系数和滚流(涡流)强度等。

相关研究表明：流量系数是表征充气量的重要指标，而滚流比则对气流运动、混合气形成及燃烧排放具有重要影响，高滚流比可以提高燃烧速率，改善燃烧稳定性与经济性，气道设计一般需要在获得足够流量系数的前提下尽量加大滚流强度[1-2]。

因此，流量系数、滚流比日益成为汽油机气道设计的重要性能衡量指标。

目前，国内外广泛采用稳态流动试验法检测试验发动机气缸盖进、排气道的宏观流动特性参数，但针对滚流比的计算评价方法尚未取得统一，常见的方法包括Ricardo评价方法、FEV评价方法、AVL评价方法及SwRI评价方法等[3]，由于试验设备、试验条件、计算方法等影响，其滚流比计算结果差异较为明显，且上述试验方法无法从微观角度展开流场测量分析。

气动系统压力、流量、气管壁厚、用气量计算

气动系统压力、流量、气管壁厚、用气量计算1 气动系统相关计算 (1)1.1 试验用气量计算 (1)1.2 充气压力计算 (2)1.3 管径及管路数量计算 (2)1.3.1 根据流量计计算管径及管路数量 (2)1.3.2 根据减压阀计算管径及管路数量 (4)1.3.3 管径及管路数确定 (5)1.4 气管壁厚计算 (6)1.5 理论充气时间和一次试验用气量核算 (6)1气动系统相关计算1.1试验用气量计算根据系统要求，最大气流量需求发生于：漏气量为 2.5m3/s（标准大气压下的气体体积）时，筒内压力充至 1.35MPa压力的时间不大于30s，并能保证持续不少于10s。

根据公式P1V1=P2V2（1）求得单位最小流量：Vmin-0.1MPa=（（1.35/0.1）×（0.0675+0.01）/30)+2.5=2.539m3/s其中0.0675m3是装置密闭腔容积；0.01m3是管路容积（管路长度取20m）。

因为气源提供的流量在10MPa压力下不小于2.6m3/s（标准大气压），而系统输入压力最大为16MPa，所以气源满足系统流量要求。

后文中按照输入流量为2.6m3/s进行计算。

质量流量（Kg/h）=体积流量×密度，20℃时，标准大气压下气体密度为1.205kg/m3,即质量流量=2.6×1.205×3600=13014kg/h。

1.2充气压力计算一般密闭腔充气压力设置为目标值的1.05至1.1倍，由于系统要求的漏气量较大，初步设定充气压力为目标值的2.0倍。

本装置需对密闭腔充气至最大1.35MPa，即目标值为1.35MPa，充气压力为P：P=2.0×1.35=2.70MPa。

即减压阀出口压力初步设定为2.70MPa。

1.3管径及管路数量计算1.3.1根据流量计计算管径及管路数量流量计一般都有量程限制，如果流量过大，就必须将总气量分几路进行输送，以保证单路的输送流量符合流量计量程，根据流量计的量程计算分路数。

气道试验台流量计算方法

3.2.1 Ricardo 方法Ricardo 咨询公司采用流量系数C s (定义为流过气门阀座实际空气流率与理论空气流率之比) 和涡流比R S (模拟气缸中涡流旋转转速与发动机曲轴转速之比) 分别表示气道的阻力大小和涡流强度。

它假定气道中的流动是不可压缩的绝热过程。

试验结果得到平均流量系数C s 和涡流比R S 。

3.2.2 FEV 方法德国FEV 咨询公司采用流量系数K α(定义为进气道包括气门座和气阀有效流通截面积与活塞顶面面积之比) 和涡流比a u C C /(定义为叶片旋转的切向速度与气缸中气流轴向速度之比) 来评价气道的流通能力和涡流强度的大小。

它假定进气过程为可压缩的绝热过程。

试验结果采用发动机在90% 最大气门升程下的K α和a u C C /，分别表示平均流量系数(K α)m 和平均涡流比(a u C C /)m 。

Ricardo 和FEV 两种评价方法考虑的侧重点不同, 如Ricardo 方法在测量系数上只评价气道本身性能的优劣, 不反映该气道与发动机缸径是否匹配良好, 而FEV 方法反映它与缸径的匹配, 而不反映气道本身性能的优劣。

本论文中，采用的是无因次涡流比Ω和通流系数μσ。

3.2.3 本试验所用评价参数1. 评价空气涡流强度的参数常采用无因次形式：涡流比Ω。

涡流比Ω＝nn D，其中n D 为试验测得的风速仪转速，n 是假定模拟气缸内气流的平均轴向流速等于活塞平均速度C m 时，所计算出来的假想发动机转速。

即：130γ⋅=h mV G n (3－1) 式中：G m ——试验中测得的空气流量（kg/s ）；1γ——气缸内的空气密度，可以用下式近似求出，01001p p p ∆-=γγ，p 0、γ0分别为大气压力和大气密度，Δp 1为进气道压力降；V h ——发动机工作容积（m 3）。

进气体积流量可以用下式来计算：121)(2γαεp p AG V -= (3－2)式中：G v ——空气体积流量（m 3/h ）；α——流量系数；ε——关于空气膨胀的修正系数，12154.01p p p --=ε； p 1、p 2——流量计前后的绝对压力（kg/m 3）； A ——孔板式流量计的孔的面积，42d A π=；d ——流量计孔径（m ）；可以根据流量计的型号查到α、ε的数值，A 、γ1可以计算出来，将这些常数代入上式中，可得：p p p G V ∆=-=76.1976.1921 (3－3)利用试验测得的的Δp,代入公式（3－3）中,可以求得体积流量G v ，将G v 换算成G m ，再代入公式（3－2）中，就可算出一定质量流量下的发动机模拟转速n D 。

涡轮增压柴油机进气道试验与CFD计算改进研究

（３）无因次涡流比
＝
（６）
式中：为风速仪叶片转速，ｒａｄ／ｓ；Ｄ为气缸直径，
ｍｏ
（４）平均涡流比Ｒ，
４进气道ＣＦＤ三维数值模拟
４．１建立ＣＦＤ计算三维几何模型
ｌｃ，妇
墨
使用ＵＧＮＸ４对三坐标激光测量仪扫描获得
本试验装置主要由离心风机、节流装置、测试装置、稳压装置、管系及有关辅助装置所组成，如图
１所示。进气道稳流试验台采用离心风机抽气方
式，使气缸进、出气部位形成负压，空气经进气道流入模拟气缸形成涡流。试验台模拟气缸的直径与柴油机缸径相同，长度是缸径的３倍。
表ｌ进气道流量系数ｃ，试验结果
１３
图ｌ进气道稳流试验台原理示意图
１一离心风机；２ —旁通调节阀；３、７一稳压箱；４ —进气道调
节阀；５ —孔板流量计；６ —气道压力计；８一Ⅱ ｆ ‘ 片风速仪；９一模拟气缸；１０ —气缸盖；１ｌ —进气门。
１概述
近年来，由于世界能源的危机和日益强调的环
道进气涡流的方法是风速仪法。
境保护的需要，人们对车用发动机的动力性、经济性及排放提出了更高的要求… 。在柴油机中，进排气系统、燃料供给系统和燃烧室形状的相互配合是
２稳流试验装置及进气道评价方法
密度，ｋｇ／ｍ；ｐｏ为外界大气密度，ｋｇ／ｍ ’ ；Ｑ理为理论流量，ｍ／ｓ；Ａ为进气门座面积，ｍ；Ｖｏ为理论气

基于AVL_FIRE的汽油机进气道气流运动三维数值模拟

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李林，张力，黄琪，贺宇东：基于AVL-FIRE 的汽油机进气道气流运动三维数值模拟
由气道气缸纵向切面速度分布图可知，气流经气道进入气缸后，经排气门侧燃烧室壁面和缸壁向下的进气气流在缸内形成的一个明显的纵向漩涡。
气缸横切面的速度分布如图7~图11所示。
图3 2mm升程时气道气缸纵切面速度分布
从表1可以看出，气门升程在1mm时相对误差较大，而在其他升程时相对误差都在5%以内。气门升程较小时，试验误差和仿真误差都会相应增大，因此出现较大相对误差属于正常现象。
表1 流量系数计算值与试验值的比较
气门升程
计算值
试验值
相对误差值
1mm 升程
0.116
0.142
18.8%
2mm 升程
0.261
图7 1mm升程气缸横切面的速度分布
图4 3mm升程时气道气缸纵切面速度分布
图8 2mm升程时气缸横切面速度分布
图5 4mm升程时气道气缸纵切面速度分布
图9 3mm升程时气缸横切面速度分布
图6 5mm升程时气道气缸纵切面速度分布
·126·
图10 4mm升程时气缸横切面速度分布
李林，张力，黄琪，贺宇东：基于AVL-FIRE 的汽油机进气道气流运动三维数值模拟
0.273
4.5%
3mm 升程
0.388
0.389
1.1%
4mm 升程
0.501
0.485
3.3%
5mm 升程
0.595
0.571
4.2%
4结论
用CFD技术模拟YBR125汽油机进气道及缸内流场，获得了各升程下的流量系数，与试验所测数据趋于一致。相对误差在允许范围以内，表明CFD模拟已经有了相当高的精度。由于稳流试验无法得到大量的三维流场信息，因此可以用CFD数值模拟进行发动机气道的开发与设计，不但节省大量的人力、物力，且具有较高的可行性。

全自动发动机气道试验台的研制

ｃｌｄｒｅｄａｄｖｌｅｉ．．０ｏｔｌｉｆｗａｊｓｎｓｍｅｔｔｎｈ、ｔＰＤｊｓｔｅｒｓｙｎｅａａｆ３ＴｎｒｒｏｄｔｇｙｔｏｔｓｂｃｖｈＩｔａｕｔｈｅ— ｉｈｎｖｌＩｃｏａｌｕｉｓｅｎｈｅｅｉｏｄｐ
维普资讯
２Ｏ年第４（Ｏ６期总第９期）４
内燃机与动力装置ＩｃＥ＆Ｐｗｒａｔ．．ｏｅｌｐｎ
２０年８０６月
【产品开发】
全自动发动机气道试验台的研制
顾富强，高树征（东省内燃机研究所，东济南山山２０１）５０４
ｍｔｏｋｔｉｏｓｌｔｒｐｅｔｏｄｔｅｄｍａｅｉｍｐｓｉｅｔｉｅｒｔｓｗａｈｂｏｎｕｔｆｌｎｏ￣ｌｃｔｅｙｉｄｒｔｓ．６ｈｅｔｓｉｃｎｒｌｄｗｔｅｔｈｒｃｌｅｔｔ．Ｔｅｔｓｏｔｌｉｏｎｏｅｏｅｈ
１试验台的总体构成
系统总体布局如图１可以将大气罐和罗茨风，．三路气流压力信号采集、一路机放在另外一个房间，以减少操作间的噪音。设两２３完成转速测量、温度信号采集；个手动阀是为了兼顾作进气道试验和作排气道试验．回零检测，气门上下限位检测，时，气体流向转换之需。小气罐靠近缸盖测试机构２４完成缸盖复位、气缸上下限位检测，阀门上下限位检测、联动互锁、总成一端，由软橡胶管与缸筒相连，缸筒由气缸带动超限保护；脱离和密封缸盖。２５通过４５通讯口完成与文本显示屏的数据交．８２控制系统的硬件设计换。硬件原理框图如图２。其中阀门的驱动由ＳＲＳ系统由ＰＥ和计算机组成上下位机通讯。由Ｉ完成，减少了对系统的干扰，定位和检测传感器、转ＰＥ完成的功能有：Ｉ３本神视公司产品，提高了系统的可２１直接发脉冲信号和换向信号给步进电机驱动速传感器采用１．

管道流量计算方法

跪求气压流量与管径搭配大小的计算公式请教*：设备气压源0.75Mpa 3/4管径,3/4管径分两条12*8mm气管进设备AIRBEARING主轴,气压消耗量440L/min;1、现在的问题是0.75Mpa的气压源到主轴处只有0.61Mpa气压;压降为0.11Mpa;因为主轴气压不能低于0.65Mpa，否则会卡死，客户不愿意调大气压增大气压流量（会耗大量电费，工业电很贵）；此情况需请教：1、0.75Mpa 气压源转换12*8mm气管可以达到440L/min的流量吗？（因为我一直怀疑是管径细了，但苦于找不到让据）2、气压流量的计算公式以上如有知悉同胞，跪求指点迷津~非常之谢谢！*：管道流量和管道压力两个都未知，无法进行计算，再有你这里说的压力应是指管道进口与出口的压力差吧？戓是出口流入大气，求管道进口压力。

问题补充后可解，但你所问的“管道底压力有多大”不知是什么意思？若管道出口流到大气中，管道出口的压力为大气压。

因长管道很长，局部损失和流速水头可忽略不计，可按长管计算。

其流量公式为Q=[H/（SL）]^(1/2)式中管道比阻S=10.3*n^2/(d^5.33)=10.3*0.012^2/(0.205^5.33)=6.911 把H=120米，L=1800米及S=6.911代入流量公式得Q=[120/（6.911*1800）]^(1/2) = 0.0982 立方米/秒 = 353.5 立方米/时在管道出口封闭的情况下管道里装满水,管道出口挡板的压力可按静水压力计算：管道出口挡板中心的静水压强 P=pgH=1000*9.8*180=1764000 帕管道出口挡板的静水总压力为F：F=P*（3.14d^2 /4）=1764000*（3.14*0.205^2 /4）=58193.7 牛顿气体流量的计算，知道管径，知道气压，怎么计算气体流量呢？悬赏分：10 - 提问时间2010-5-22 16:31提问者：匿名网友推荐答案流量=0.0698×(Po/To)×M/(1+0.2M²)³，Po，To是气体静止时的压强和速度，M为马赫数，就是流速除以当地音速。

医用气体流量计算和设备选型（精华版）

医用气体流量计算与设备选型根据全国医疗卫生服务体系规划纲要(2015—2020年)“严格控制公立医院单体（单个执业点）床位规模的不合理增长，县办综合性医院床位数一般以500张左右为宜，50万人口以上的县可适当增加，100万人口以上的县原则上不超过1000张；市办综合性医院床位数一般以800张左右为宜，500万人口以上的地市可适当增加，原则上不超过1200张；省办及以上综合性医院床位数一般以1000张左右为宜，原则上不超过1500张。

专科医院的床位规模要根据实际需要合理设置。

”由此可见公立医院单体原则上不超过1500张床位。

假设某医院建设病房1500张床位，根据《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014医疗工艺设计参数要求1.急救抢救床数可按急救通过量测算;这里假设每个护理单元设置一个抢救床位，而1个护理单元宜设40张~50张病床，按50计算，所以该医院设置抢救室30床3.手术室间数宜按病床总数每50床或外科病床数每25床~30床设置1间;按照每50床设置1间，则该医院应设置30间手术室。

4.重症监护病房(ICU)床数宜按总床位数的2%~3%设置;按照3%计算，该医院应设置45床ICU 病床。

由此我们得出该医院主要用气单元有1500张普通病床，30张抢救病床，30间手术室，45张ICU 病床。

（这里仅供此计算使用不作为实际医院建设使用，一般情况医疗工艺设计师在前期图纸中已给出各个科室病房床位数，可根据图纸进行实际测算。

）接下来我们按照《医用气体工程技术规范》医用气体系统气源的计算流量公式()[]∑-+=η1n Q Q Q b a式中：Q-------气源计算流量（L/min ）；Q a ------终端处额定流量（L/min ），按上表取值； Q b ------终端处计算平均流量（L/min ），按上表取值；n-------床位或计算单元的数量； η------同时使用系数，按上表取值。

进行计算，将“表B.0.1 医疗空气、医用真空与医用氧气流量计算参数”和已知床位数带入下列表格：1.医用氧气流量计算由上得到医用氧气总流量Q1=2076.70L/min=124.60m3/h;若医院决定采用液氧贮罐进行氧气供应，根据《氧气站设计规范》GB50030-2013中说明液氧贮罐以1m3液氧折合800m3标准状态气氧计算；根据《医用气体工程技术规范》GB50751-2012有关规定医用氧气主气源宜设置或储备能满足一周及以上用氧量，应至少不低于3d用氧量；而《建筑设计防火规范》GB50016-2014规定医疗卫生机构中医用液氧储罐气源站的液氧储罐应符合下列规定：单罐容积不应大于5m3，总容积不宜大于20m3。

dolphin气道测量方法

dolphin气道测量方法超声多普勒流速图（DFL）法DFL法利用超声多普勒原理，测量气道内气流的流速和流量。

它是评估气道阻塞严重程度和治疗效果的重要工具。

操作步骤：1. 选择合适的超声探头（4-8 MHz）。

2. 将探头放置于锁骨上窝或肋间隙。

3. 寻找气管或主支气管的横切面。

4. 调整探头角度和压力，以获得清晰的多普勒信号。

5. 记录峰值吸气流速（PIF）、峰值呼气流速（PEF）、平均流速（Vmean）和流速时间积分（TI）。

限制：仅能评估气管和主支气管。

依赖于探头位置和技术人员的熟练程度。

受气流湍流的影响。

光电气容描记法（OPG）OPG法利用光学和电容技术，测量气道内压力的变化。

它可提供气道阻力和阻抗的信息。

操作步骤：1. 将OPG导管插入鼻腔或口腔至气道。

2. 导管末端的气囊充满一定量的气体。

3. 在呼吸过程中，气囊的体积会随着气道内压力的变化而改变。

4. 光学传感器检测气囊体积的变化，转换为电容信号。

5. 记录峰值吸气阻力（RI）、峰值呼气阻力（RE）、呼吸功（WOB）和动态肺顺应性（Cdyn）。

限制：导管插入可能会引起不适或并发症。

受潮湿和粘液的影响。

测量结果可能受肺泡压力和胸腔压力变化的影响。

阻抗量测法（IMT）IMT法利用压电换能器，测量气道内压力的变化。

它可提供气道阻力和阻抗的信息。

操作步骤：1. 将IMT导管插入鼻腔或口腔至气道。

2. 导管末端的气囊充满一定量的气体。

3. 导管中内置的压电换能器检测气囊内外的压力差。

4. 记录峰值吸气阻力（RI）、峰值呼气阻力（RE）、呼吸功（WOB）和动态肺顺应性（Cdyn）。

限制：导管插入可能会引起不适或并发症。

受潮湿和粘液的影响。

测量结果可能受肺泡压力和胸腔压力变化的影响。

声反射法（AR）AR法利用声波在气道内的反射，测量气道内声阻抗的变化。

它可提供气道阻力和阻抗的信息。

操作步骤：1. 将AR探头放置于胸壁上。

2. 探头发射声波并接收反射信号。