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作为直喷汽油机的一项关键技术,可变进气系统增强了发动机的进气气流从而提高了发动机的工作效率。当发动机在低转速工况下运行时,增强的涡流和滚流可以促进缸内的油气混合,从而达到提高燃烧效率的最终目的。 本文采用了大涡模拟与粒子图像测速相结合的方法,探究了在一台四气门直喷汽油机内进气流场的特性。进气涡流阀被安放于一只进气歧管内,从而达到增强气流运动的效果。本文针对五个不同进气涡流阀开度的工况分建立了一维和三维模型。并将大涡模拟得到的数据与粒子图像测速法得到的进气流场进行了多角度的对比,从而保证了模型的准确性。 本文对研究了发动机进气系统以及气缸内流场的拟序结构特性以及循环波动。首先,本文分别对不同进气涡流阀开度下的波动力学、质量流量以及流场迹线进行了分析,解释了进气涡流阀对进气道内流场的扰动作用。此外,Q准则法被用于定性以及定量研究气缸内流场的连续结构。最后,利用了数学统计方法对进气道流场以及气缸内流场的循环波动进行了研究。 研究结果表明进气涡流阀能在气缸内创造出更加稳定的大尺度流动结构。在低转速低负荷的工况下,调节进气涡流阀的开度对充气效率没有明显的影响。整体流场的稳定性随着进气涡流阀的角度增大而增大。但是由于进气涡流阀对气流的扰动作用,在第二进气歧管以及第二进气阀附近,循环波动增强。本研究不仅关注于缸内流场的变化,同时考虑到进气道内流场的情况,一定程度上理清了进气歧管射流对气缸内流场的影响。