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層析粒子成像技術(shù)對發(fā)動機三維流場的研究

點燃式發(fā)動機缸內(nèi)瞬態(tài)三維流場的模擬研究對進一步了解發(fā)動機缸內(nèi)湍流運動情況和燃燒情況具有重要的作用，同時也能為缸內(nèi)燃燒模擬過程中的大渦模擬模型研究提供重要數(shù)據(jù)參考。用層析粒子成像測速技術(shù)對直噴火花塞點燃式光學發(fā)動機進行相關(guān)研究，對進氣和壓縮沖程的瞬態(tài)體積流場進行測量。測量中用雙脈沖鐳激光進行照明，同時有4臺高清攝像機對缸內(nèi)情況進行捕捉。通過改變攝像機之間的不同角度可以對發(fā)動機缸內(nèi)不同位置的三維流場情況進行實時全方位捕捉，這樣可以觀察到47×35×4mm3空間的缸內(nèi)情況，圖1為本研究的試驗設(shè)置框架圖。

圖1　層析粒子成像光學發(fā)動機試驗設(shè)置框架圖

試驗結(jié)果表明，攝像機之間的角度以及曲面玻璃位置改變時，會導(dǎo)致攝像機所拍圖像發(fā)生畸變，這也說明了缸內(nèi)粒子重構(gòu)的能力與缸內(nèi)體積成交互關(guān)系，用層析粒子成像測速技術(shù)可以對缸內(nèi)三維流場進行更深層次的研究。另外，三維速度場數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定因素可以由進氣過程的質(zhì)量守恒來平衡。研究中還發(fā)現(xiàn)，在同一數(shù)量級前提下，通過層析粒子成像技術(shù)對光學發(fā)動機缸內(nèi)三維流場進行測量，精度可以控制在9%以內(nèi)。通過對缸內(nèi)體積速度數(shù)據(jù)、三維流場數(shù)據(jù)進行分析，可以清楚地了解到缸內(nèi)光學區(qū)域的速度變化情況，缸內(nèi)速度會隨著各沖程的變化而有很大的變化。為了進一步闡述缸內(nèi)三維速度場的變化情況，還計算了湍動能場的分布情況，結(jié)果表明在進氣沖程的進氣口處，三維湍動能分布與二維湍動能分布有很大不同。

網(wǎng)址：http://www.elsevier.com/locate/proci

作者：E. Baum et al

編譯：韓曉梅