图6.13～图6.19所示分别为不同偏心轴转角下缸内流场的变化规律。另外，燃烧室后侧的流体继续向前流动，在燃烧室前侧两端形成明显的滚流。涡流A向燃烧室前侧发展，与气缸碰撞后发生偏转，偏转后的气流与前后端面再次发生碰撞，碰撞后由于受到中部涡流的阻隔，从而形成滚流。在压缩阶段的中期，从图6.10和图6.17可以看出，在燃烧室的中心形成半径不大的涡流，在燃烧室前侧的两边形成强烈的滚流，不同转速下流场的运动规律基本一致。......
2023-06-23
进气角度对气流运动的影响
【摘要】：从图6.32也可以看出，随着进气角度的增加，进气口周围的气流越来越集中，在进气角度30°时，进气口周围的涡团几乎把进气口包围起来，并且涡团半径有变大的趋势，占据了进气口两侧的空间。虽然涡团的半径减小，但是由于进气角度的增加导致进气气流速度明显增强，从而随着进气角度的增加涡团强度明显增强。
选择三个角度的进气口与原型样机进行对比，研究进气角度对小型转子发动机燃烧室内流场的影响。不同圆形进气口的角度如图6.31所示，所有进气口的当量面积是相同的。
图6.31 不同圆形进气口的角度
如图6.32所示，进气阶段初期，随着进气倾斜角度的增加，燃烧室中心平面前侧的涡流逐渐消失，燃烧室后侧的涡流强度不断增强，但是涡流半径有减小的趋势。这是由于进气角度的增加会导致进气口后侧的气流与前侧气流保持相同的流动方向，而燃烧室前侧的流动空间是非常大的，无法形成涡流。从图6.32也可以看出，随着进气角度的增加，进气口周围的气流越来越集中，在进气角度30°时，进气口周围的涡团几乎把进气口包围起来，并且涡团半径有变大的趋势，占据了进气口两侧的空间。
图6.32 不同进气角度上止点前450°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
如图6.33所示，进气阶段中期随着进气倾斜角度的增加，燃烧室中心平面上的涡流半径逐渐减小。进气角度30°时，涡流已完全消失。在燃烧室前端两侧形成了较强的旋转涡团，同样，两侧涡团的半径也随着进气角度的增加而明显减小。虽然涡团的半径减小，但是由于进气角度的增加导致进气气流速度明显增强，从而随着进气角度的增加涡团强度明显增强。同时，进气角度的增加也会使得燃烧室内涡团分布更加集中于两侧，燃烧室前后侧的气流都明显减小，可以充分利用这种气流规律，选择合适的喷油时刻形成均匀混合气。
图6.33 不同进气角度上止点前350°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
进气过程的后期，从图6.34可以看出，随着进气角度增加，燃烧室后侧的涡团逐渐减弱，前侧涡团逐渐增强，从中心平面上看出涡流位置有较为剧烈的变化。在进气角度为10°的情况下，中心平面的涡流出现在靠近气缸壁面的后侧。在进气角度为20°的情况下，中心平面的涡流出现在靠近转子壁面的前端，涡流半径较小且强度较弱。在进气角度为30°的情况下，中心平面的涡流出现在靠近转子壁面的中前部。涡流半径较大且强度较高，同时进气逆向流动随着进气口角度增加略有增加。从z=5mm的平面上可以看出，在燃烧室两侧的涡团，涡团Ⅰ随着进气口角度的增加而向进气口移动且半径逐渐减小，在进气角度为30°的情况下，涡团Ⅰ消失。涡团Ⅱ随着进气角度的增加不断下移，半径逐渐增大，并且涡团的中心更加靠近凹坑壁面。
进气过程结束、压缩过程开始阶段如图6.35所示，流场的变化趋势与图6.34 非常接近。随着转子的运动，燃烧室后侧涡团开始逐渐减弱，随着燃烧室体积的减小，前侧涡团开始逐渐完全呈现出来。
图6.34 不同进气角度上止点前235°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
图6.35 不同进气角度上止点前216°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
压缩过程后期，从图6.36可以看出，随着转子的转动，燃烧室后侧的涡团破碎，进气角度为10°时在燃烧室的前部形成了湍流，进气角度为20°时在燃烧室的前部形成了小涡团，进气角度为30°时在燃烧室的中部形成了强烈涡团，这是因为燃烧室前部涡团在燃烧室体积减小的情况下压缩涡团向燃烧室中部移动。
图6.36 不同进气角度上止点前135°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
从图6.10、图6.11和图6.37可以看出，随着燃烧室体积减小，在上止点前72°附近燃烧室内涡流和滚流都破碎为湍流，湍流集中于燃烧室内凹坑附近。在进气角度为30°的情况下还存在微弱滚流，说明增大进气角度可以延长燃烧室内涡团维持的时间，在燃烧室前部形成挤流。在进气角度为10°的情况下，燃烧室凹坑形成中空区域，两侧的湍流向中心平面汇集成挤流，而在进气角度为20°的情况下，两侧的湍流向中心平面汇集更加集中。进气角度为30°的燃烧室内由于存在小涡团，使得挤流的存在不是非常明显。随着发动机的运行，上止点附近的流线趋势已基本完全一致，说明进气角度对上止点附近的流场几乎没有影响。
图6.37 不同进气角度上止点前72°和0°流线图
（a）10°；（b）20°；（c）30°
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2023-06-23
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2023-06-28
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