稳流气道试验台叶轮最佳位置研究
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缸 内流 场 。
匡 ［ 匡
２ 模 拟计 算
气 流进 入气 缸后 随 着距 离 气 门距 离 越来 越 远 ．
流 动逐 渐 稳 定 ：当 主 、副两 个 涡 流 变 成 一 个 大 尺 度 涡 流 团 时 ．就 可 以认 定 缸 内流 动 已经 处 于 稳 定
工 质 的热力 参 数 及 运 动 参 数 都不 随时 间变 化 ，这
种 流 动过 程 称 为稳 定 流 动 过 程 ，则 有 稳 定 流 动 能
量方 程 。
１ 、缸 盖 ２ 模 拟 缸 筒 ３ 风 速 计 ４、 电 式 计 数 箍 ５ 压 力计 ６、 板 流 量 计 ７ 、 、 光 、 孔 、 稳 压 箱 ８、 高压 离心 风 机 ９、 旁通 阀
娄 宗 勇 ： 流气 道 试 验 台 叶 轮最 佳 位 置 研 究 稳
２ １
：
式 中 （＝ ， ） — 热力 学能 （ ， １２ — Ｊ ； ）
ｐ（ ｌ ２ —— 压力 （ａ； ｉ ，） Ｐ）
Ｖ（ １ ２ —— 比容（ ／ｇ。 ，） ｍ３ ） ｋ
可 以看作 活塞移 动速度 ， 有公式 ｖ ２ ｓ 则 ２ ｒ ＝ ｔ
（ 关键 词 ］ 流 气道 试验 台 叶轮 最佳 位 置 稳
气 道 稳 流试 验 是 在 稳 压 流 动 的 条 件 下测 量缸
１ 边 界 条 件 的选 取
在 模 拟计算 中 ， 界条 件 的选 取 对结 果影 响 重 边 大 。经过 对 实际情 况 的分 析 ， 决定 利 用 给定 进 出 口 不同压力 差来模 拟不 同发 动机转 速情 况 。考虑 发动 机 工作 时 ，缸 内外 实 际压 力差 在某 一个 范 围之 内 ； 本 次 研 究 首 先 确定 模 拟 时 的最 大进 口、 出 口压 力 差 ． 后在 此 范 围内选 取不 同压力 差来 模 拟发 动 机 然 的不 同转 速下 的流动 情况 。 若 流 动 过 程 中开 口系统 内部 及 其 边 界 上 各 点
在 通 常进行 的气道 稳 流试 验 中， 当气 门 固定 在
某 一 升程 下 ， 内压力 稳 定 时 ， 缸 叶片转 速 、 内 与大 缸
Ｑ Ｈ广Ｈ ＋１制 ２ ｍ３＋ ｇ ＋ ＝ ２ ２ １ １２ｍ Ａ 一 １
‘ ， 厶
气 压差 和 ＡＰ流量 计压 差 △日 将保 持 不变 ，记 录这
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ０年第 ５期
稳流气 道试验 台叶轮最佳位 置研究
ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ Ｎ ｏ ＴＨＥ ＢＥＳ ＰｏＳＩ ｏＮ Ｔ ＴＩ ｏＦ Ｍ ＰＥＬＬＥＲ Ｉ ｏＮ ＴＥＡＤＹ Ｓ ＦＬｏＷ ＴＥＳＴ ＢＥＮＣＨ
柯凤琴
许 海东
宋松松
娄 宗勇
（ 承德石 油高等专科 学校） ［ 要］ 摘 稳流 气道 试验 中 ， 叶轮 在 气缸 套 中安装 在 （． １ ５ 气缸 直径 范 围 内 ； 范 围为传 统经 １ －． ） ５ ７ 该 验值 ， 乏理论依 据 。利 用 流动仿 真研 究缸 内流 场 ， 缺 结果表 明在 距 离气缸盖 下表 面约倍 气缸 直径截 面处 ， 内流场 开始稳 定。 结果表 明 ， 叶轮 安 装在该位 置 可以测得较 真 实的试验 值 。 缸 将
ｍ — 流入气 缸 内气 体 质量（ｇ； — ｋ）
Ｕ １ 进 Ｌ处 速度（ ／ ； —— Ｉ ｍｓ ）
２ — —
小使 计 算结 果 不准 确 。所 以 ， 风速 仪最 好 安装 在 缸
内气 流 刚好 开始 稳定 的横截 面处 。但 是实 际稳 流试 验时， 风速仪 安 装位 置是 由试验 人 员根 据经 验 来 确 定， 缺乏理论 依据 。因此 ， 文通 过分 析缸 内流场 的 本 实 际流 动规 律 ，确定 流 场 的最初 稳定 流 动 位置 ： 从 而为试 验 中叶轮 的安 装位 置提 供理论 依据 。
出 口处 速度（ ／ ； ｍｓ ） 对 外做 功（ 。 Ｗ）
△ —— 高度差 ｍ ； １
广 一
根 据实际流 动情 况 ， 对上式 进行简化得 到公式 ：
Ｑ Ｈ１ ＋１ ２ ＝ 一 Ｈ２ ２
Ｚ
由焓 的定义得 到公式 Ｈ ｐＶ ： ＝ ＋
柯凤琴
许 海东
Hale Waihona Puke 宋松松些 数据 ， 理后 可 以得 到 相应 的涡 流 比。在试 验 过 处
式中 Ｑ —— 热 能（ ； Ｊ ）
Ｈｌ —— 进 口处焓 （ ； Ｊ ）
日厂 出 口处 焓 （ ； Ｊ ）
程 中， 风速 叶 片仪 的安 装 位置对 计 算结 果 有很 重 要
的影 响 。位置 过 于靠 近气 缸盖 下表 面 ， 缸 内流 动 则 还 未 稳定 ： 于 远 离气 缸 盖 下 表 面 ， 流 动 速 度 过 过 则
内进 气涡 流强 度 、进 气道 阻力 特 性 的试验 ， 道稳 气 流 实验 装 置 是 评 价 螺 旋 进气 道 流 动 特 性 的实 验装 置 。气 道稳 流试验 台结 构布置 如 图 １ 所示 。
圈 １进 气 遭 稳 流 试 验 装 置
Ｆｇ １ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｉ ｒｓｅ ｄ ｏ ｔ ｓ ｆｉｔ ｋ ａ ｓ ｇ ｉ． ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ｌ ｖｃ ｆ ｔ ａ ｙ ｆ ｗ ｔｏ ａ ｅ ｐ ｓ ａ ｅ ｄ ｅ ０ ｌ ｅ ｎ
式中 ｎ —— 发 动机转 速（ｓ； ｒ１ ／
ｓ — 冲程 — 考虑 柴油 机最 大 转 速 的限 制 ， 选定 最 大 转速 为 ３ ０ ｒ ｎ计算 最大 的压力 差 。 ０ ０／ ｍｉ 根据此 转速 计算 出 的 缸 内最 大压力 差 为 １０ ０ ａ ６０ Ｐ 。
由于 计算 出 的理 论压 力 差值 很 大 ， 据现 有 试 根 验条件 无法按 照其值 进行 操作 。所 以为 了能够 与试 验环 境尽 量相 符 ， 最 大 压力 差 范 围 内 ， ６ ０ Ｐ 在 从 ５０ ａ 到 ２ ０ Ｐ 均 匀 选取 ５个压 力 值模 拟 对 应转 速 下 的 ５０ａ
匡 ［ 匡
２ 模 拟计 算
气 流进 入气 缸后 随 着距 离 气 门距 离 越来 越 远 ．
流 动逐 渐 稳 定 ：当 主 、副两 个 涡 流 变 成 一 个 大 尺 度 涡 流 团 时 ．就 可 以认 定 缸 内流 动 已经 处 于 稳 定
工 质 的热力 参 数 及 运 动 参 数 都不 随时 间变 化 ，这
种 流 动过 程 称 为稳 定 流 动 过 程 ，则 有 稳 定 流 动 能
量方 程 。
１ 、缸 盖 ２ 模 拟 缸 筒 ３ 风 速 计 ４、 电 式 计 数 箍 ５ 压 力计 ６、 板 流 量 计 ７ 、 、 光 、 孔 、 稳 压 箱 ８、 高压 离心 风 机 ９、 旁通 阀
娄 宗 勇 ： 流气 道 试 验 台 叶 轮最 佳 位 置 研 究 稳
２ １
：
式 中 （＝ ， ） — 热力 学能 （ ， １２ — Ｊ ； ）
ｐ（ ｌ ２ —— 压力 （ａ； ｉ ，） Ｐ）
Ｖ（ １ ２ —— 比容（ ／ｇ。 ，） ｍ３ ） ｋ
可 以看作 活塞移 动速度 ， 有公式 ｖ ２ ｓ 则 ２ ｒ ＝ ｔ
（ 关键 词 ］ 流 气道 试验 台 叶轮 最佳 位 置 稳
气 道 稳 流试 验 是 在 稳 压 流 动 的 条 件 下测 量缸
１ 边 界 条 件 的选 取
在 模 拟计算 中 ， 界条 件 的选 取 对结 果影 响 重 边 大 。经过 对 实际情 况 的分 析 ， 决定 利 用 给定 进 出 口 不同压力 差来模 拟不 同发 动机转 速情 况 。考虑 发动 机 工作 时 ，缸 内外 实 际压 力差 在某 一个 范 围之 内 ； 本 次 研 究 首 先 确定 模 拟 时 的最 大进 口、 出 口压 力 差 ． 后在 此 范 围内选 取不 同压力 差来 模 拟发 动 机 然 的不 同转 速下 的流动 情况 。 若 流 动 过 程 中开 口系统 内部 及 其 边 界 上 各 点
在 通 常进行 的气道 稳 流试 验 中， 当气 门 固定 在
某 一 升程 下 ， 内压力 稳 定 时 ， 缸 叶片转 速 、 内 与大 缸
Ｑ Ｈ广Ｈ ＋１制 ２ ｍ３＋ ｇ ＋ ＝ ２ ２ １ １２ｍ Ａ 一 １
‘ ， 厶
气 压差 和 ＡＰ流量 计压 差 △日 将保 持 不变 ，记 录这
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ０年第 ５期
稳流气 道试验 台叶轮最佳位 置研究
ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ Ｎ ｏ ＴＨＥ ＢＥＳ ＰｏＳＩ ｏＮ Ｔ ＴＩ ｏＦ Ｍ ＰＥＬＬＥＲ Ｉ ｏＮ ＴＥＡＤＹ Ｓ ＦＬｏＷ ＴＥＳＴ ＢＥＮＣＨ
柯凤琴
许 海东
宋松松
娄 宗勇
（ 承德石 油高等专科 学校） ［ 要］ 摘 稳流 气道 试验 中 ， 叶轮 在 气缸 套 中安装 在 （． １ ５ 气缸 直径 范 围 内 ； 范 围为传 统经 １ －． ） ５ ７ 该 验值 ， 乏理论依 据 。利 用 流动仿 真研 究缸 内流 场 ， 缺 结果表 明在 距 离气缸盖 下表 面约倍 气缸 直径截 面处 ， 内流场 开始稳 定。 结果表 明 ， 叶轮 安 装在该位 置 可以测得较 真 实的试验 值 。 缸 将
ｍ — 流入气 缸 内气 体 质量（ｇ； — ｋ）
Ｕ １ 进 Ｌ处 速度（ ／ ； —— Ｉ ｍｓ ）
２ — —
小使 计 算结 果 不准 确 。所 以 ， 风速 仪最 好 安装 在 缸
内气 流 刚好 开始 稳定 的横截 面处 。但 是实 际稳 流试 验时， 风速仪 安 装位 置是 由试验 人 员根 据经 验 来 确 定， 缺乏理论 依据 。因此 ， 文通 过分 析缸 内流场 的 本 实 际流 动规 律 ，确定 流 场 的最初 稳定 流 动 位置 ： 从 而为试 验 中叶轮 的安 装位 置提 供理论 依据 。
出 口处 速度（ ／ ； ｍｓ ） 对 外做 功（ 。 Ｗ）
△ —— 高度差 ｍ ； １
广 一
根 据实际流 动情 况 ， 对上式 进行简化得 到公式 ：
Ｑ Ｈ１ ＋１ ２ ＝ 一 Ｈ２ ２
Ｚ
由焓 的定义得 到公式 Ｈ ｐＶ ： ＝ ＋
柯凤琴
许 海东
Hale Waihona Puke 宋松松些 数据 ， 理后 可 以得 到 相应 的涡 流 比。在试 验 过 处
式中 Ｑ —— 热 能（ ； Ｊ ）
Ｈｌ —— 进 口处焓 （ ； Ｊ ）
日厂 出 口处 焓 （ ； Ｊ ）
程 中， 风速 叶 片仪 的安 装 位置对 计 算结 果 有很 重 要
的影 响 。位置 过 于靠 近气 缸盖 下表 面 ， 缸 内流 动 则 还 未 稳定 ： 于 远 离气 缸 盖 下 表 面 ， 流 动 速 度 过 过 则
内进 气涡 流强 度 、进 气道 阻力 特 性 的试验 ， 道稳 气 流 实验 装 置 是 评 价 螺 旋 进气 道 流 动 特 性 的实 验装 置 。气 道稳 流试验 台结 构布置 如 图 １ 所示 。
圈 １进 气 遭 稳 流 试 验 装 置
Ｆｇ １ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｉ ｒｓｅ ｄ ｏ ｔ ｓ ｆｉｔ ｋ ａ ｓ ｇ ｉ． ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ｌ ｖｃ ｆ ｔ ａ ｙ ｆ ｗ ｔｏ ａ ｅ ｐ ｓ ａ ｅ ｄ ｅ ０ ｌ ｅ ｎ
式中 ｎ —— 发 动机转 速（ｓ； ｒ１ ／
ｓ — 冲程 — 考虑 柴油 机最 大 转 速 的限 制 ， 选定 最 大 转速 为 ３ ０ ｒ ｎ计算 最大 的压力 差 。 ０ ０／ ｍｉ 根据此 转速 计算 出 的 缸 内最 大压力 差 为 １０ ０ ａ ６０ Ｐ 。
由于 计算 出 的理 论压 力 差值 很 大 ， 据现 有 试 根 验条件 无法按 照其值 进行 操作 。所 以为 了能够 与试 验环 境尽 量相 符 ， 最 大 压力 差 范 围 内 ， ６ ０ Ｐ 在 从 ５０ ａ 到 ２ ０ Ｐ 均 匀 选取 ５个压 力 值模 拟 对 应转 速 下 的 ５０ａ