層析粒子成像技術對發動機三維流場的研究

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層析粒子成像技術對發動機三維流場的研究

點燃式發動機缸內瞬態三維流場的模擬研究對進一步了解發動機缸內湍流運動情況和燃燒情況具有重要的作用，同時也能為缸內燃燒模擬過程中的大渦模擬模型研究提供重要數據參考。用層析粒子成像測速技術對直噴火花塞點燃式光學發動機進行相關研究，對進氣和壓縮沖程的瞬態體積流場進行測量。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情況進行捕捉。通過改變攝像機之間的不同角度可以對發動機缸內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空間的缸內情況，圖1為本研究的試驗設置框架圖。

圖1　層析粒子成像光學發動機試驗設置框架圖

試驗結果表明，攝像機之間的角度以及曲面玻璃位置改變時，會導致攝像機所拍圖像發生畸變，這也說明了缸內粒子重構的能力與缸內體積成交互關系，用層析粒子成像測速技術可以對缸內三維流場進行更深層次的研究。另外，三維速度場數據的不穩定因素可以由進氣過程的質量守恒來平衡。研究中還發現，在同一數量級前提下，通過層析粒子成像技術對光學發動機缸內三維流場進行測量，精度可以控制在9%以內。通過對缸內體積速度數據、三維流場數據進行分析，可以清楚地了解到缸內光學區域的速度變化情況，缸內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三維速度場的變化情況，還計算了湍動能場的分布情況，結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。

網址：http://www.elsevier.com/locate/proci

作者：E. Baum et al

編譯：韓曉梅