זרימת Swirling הם אבן הפינה של עיצוב מנוע הבעירה המודרנית, ישירות המשפיע על יעילות הדלק, פלט חשמל, רמות פליטה. על ידי מתן תנועה רוטאלית לתערובת דלק אוויר בתוך הגליל, מהנדסים יכולים לשפר באופן דרמטי את האופן ביסודיות ועקבי שריפת הדלק. מאמר זה חוקר את הפיזיקה, היתרונות, אסטרטגיות עיצוב, ומגמות עתידיות של זרימת זרימת, מתן הבנה מקיפה עבור כל מי מעורב בפיתוח או מנוע מחקר.

המונחים: Swirling Flows

זרמי Swirling מתייחסים לתנועת הסיבוב הנשלטת של נוזל העבודה - באופן קטי תערובת של אוויר ודלק אדים - עם תא ההבעירה של המנוע.סיבוב זה נוצר במעלה הזרם, בדרך כלל בנמל הצריכה או באמצעות מכשירים ייעודיים מבולחים.המבנה ה-vortexinder וכתוצאה מכך מקדם שילוב טוב יותר של דלק ואוויר, מייצב את הלהבה, ומזרז את תהליך ה-Surfrexitexating הוא זרם על ידי cimurating הוא זרם supertragicial.

נמל Gמטריה

נמל הצריכה הוא האמצעי העיקרי של יצירת סטרילי או מעצבי הצורה של הנמל, רפיח, וזווית כדי לכוון את המטען הנכנס בדרך הלילית או גירוד. A helical Port, למשל, עוטפת את זרימת העובר סביב צמח השסתום, יצירת סיבוב חזק.יחס נפוח - מוגדר כמהירות זווית של המטען מחולק על ידי הדינמיקה של ספסלים ספציפיים (Dicial 2) דורש בדיקות זרם ישר מטווח 4Kicicicicicericericericericial 4.

שליטה מרחוק על מכניזם

כדי להתאים את הכוח השברירי לתנאי הפעלה שונים, מנועי רבים משלבים מכשירים פעילים או פסיביים:

  • (FLT:0) שסתום שליטה (SCVsssher): 1:1 אלה הם פרפרים או הצלחות חצובות להציב באחד מנמלי הצריכה של ראש רב-פורט.
  • (FLT:0) מדריכים של זרימת אוויר:FLT:1 כמה מערכות מתקדמות להשתמש כונני חולשות או צנרת אשר יכולים להפנות את צריכת המטען כדי לשנות את רכיב המהירות השחית.
  • (FLT:0Variable שסתום אקטוציה: FIRLT:1) על ידי שינוי המעלית או התזמון של צריכת השמנת יתר על נמל אחד, מהנדסים יכולים לשנות את השטף על בסיס מחזורי ללא חומרה נוספת.

הטבות יעילות

היתרונות העיקריים של זרמי חיתול מתועדים היטב הן במחקר והן יישומי ייצור. אופטימיזציה קפדנית מובילה לרווחים הניתנים למדידה על פני מדדי ביצועים מרובים.

מיזוג אוויר-פולני

תערובת תורו היא חיונית עבור מלא של תערובות.Swirling זרימה יוצרת תנופה אינטנסיבית כי שוברת טיפות דלק גדולות יותר ומפיצה vapor אפילו לאורך כל cylinder. במנועי בנזין ישירות הזרקת דלק, שבו דלק מוזרק מאוחר בדחיסה, סטרילי חזק יכול להפחית את הזמן הדרוש לתערובת על ידי 30-50%.זה שיפור התמותה זו מקטין מחזורי מחזורי מחזור ומאפשר ישירות דלק, אשר מאפשר יעילות ישירות.

הלהבות והיציבות

חזית אש יציבה היא קריטית למניעת דפוק וערפל.התנועה המתפתלת מתפרסמת ומאגדת את הלהבה, הגדלת שטח פני השטח שלה וקצב שריפת.מהירויות של הלהבה טורבולנט בבעירה הנתמכת בגלגלים יכול להיות שלוש עד חמש פעמים גבוה יותר מאשר מהירויות laminar.זה שורף מהר יותר את הלחץ גלילי השיא קרוב למרכז מת, מהמשכת יותר מהדלק, יתר על פני קירות השחית, עוזר יותר קרוב יותר, שיפור החיתוך, תוך כדי ההתפשטות.

ניכוי מכניזם

(הההשקפה משופרת באופן ישיר מפחיתה את היווצרותה של התערובת המדווגת יותר ושרוף מלאה, כמות פחמימנים ללא שריפת שומן (HC) שנמלטה מהצילנדר היא נמוכה משמעותית. Swirling גם מקדם טמפרטורות שיא גבוהות יותר וזמני מגורים ארוכים יותר באזור שלאחר הפלה, אשר סיוע במינון פחמן חד תחמוצת (CO for דיזל), מגביר את האוויריות גבוהה יותר לתוך רמות דלק נמוכות יותר, תוך חנקן (0) בעת שמירה על ידי חמצון של פחמן חד חנקן (דלקת ריאות) באופן בו-חמצני (דלקת ריאות) באופן בו-חמצני (חמצן) באופן קבוע, כ-חמצני (coxk) כ-חמצני) באופן קבוע (cox) כ-חמצני) כ-חמצני (co-חמצני) באופן קבוע) כ-חמצני (CO for דיזל) באופן קבוע (CO for דיזל) כ-חמצני עבור מנועי דיזל) באופן קבוע (CO for דיזל) באופן קבוע (CO for דיזל) באופן קבוע, 000) באופן קבוע (CO for דיזל עבור מנועי דיזל עבור מנועי דיזל עבור מנועי דיזל).

המונחים: metrics and Measurement

מהנדסים משתמשים במספר מספרים ללא ממד וטכניקות ניסיוניות כדי לאפיין את הכוח ואת האיכות.

יחס ה-FLT:0 (RFLT:103) ,2) ⁇ FLT 3: הוא המדד הנפוץ ביותר, המוגדר כמהירות זוויתית של המטען המחולקים על ידי מהירות זווית גבוהה של angular מהירות. A , יחס נפוח של 2, הוא תערובת מסתובב פעמיים עבור כל מהפכה Stead-state זורם עם ספסלים מצויד על ידי אימפולס מצוידת מפרש מהיר של דגם או מזחלת של דגם של דגם של 2, באמצעות ריצוף מהיר של 2, כלומר, כלומר, כלומר, על ידי שימוש מהיר של רצף של רצפה.

טכניקות מתקדמות יותר כוללות:

  • (FLT:0)Particle תמונה velocimetry (PIVVER): FLT 1:1 מדידה אופטית מבוססת לייזר שלוכדת וקטורים מהירים מעבר למטוס בתוך הגליל. PIV מגלה את המבנה המפורט של שדה זרימה, כולל המיקום של הליבה של מערבטקס וכל סימטריה.
  • (FLT:0)Laser Doppler velocimetry (LDV): FLT:1 A Point-wise טכניקה שיכול לעקוב אחר המהירות המיידית של חלקיקים זרע ברזולוציה עתירה גבוהה. LDV עוזר לאמת מודלים CFD וללמוד וריאציות מחזור מחזור-מחזורית למחזור.

סימולציות CFD, במיוחד עם סימולציה גדולה (שכבות) או ריינולדס-ברד Navier-Stokes (RANS) מודלים, לאפשר למהנדסים לחזות כמה ג'ממות נמל שונות ותנאי תפעול משפיעים על סטרול ללא בניית אבטיפוסים מרובים.כלים אלה הם כעת סטנדרטיים במחזור הפיתוח של כל מנוע יעילות גבוהה.

תכנון מסחר-Offs ואופטימיזציה

בעוד סטרילי חזק מציע יתרונות רבים, צלב מוגזם מציג עונשים כי חייב להיות מאוזן בזהירות.

גבוה נפוח מגביר את העברת החום לקירות גלילי כי המטען רוטט משפר קירור convective. זה יכול להוריד יעילות תרמית להגדיל את עומס מערכת הקירור.בנוסף, תנופה יתר לחץ דם מפחית את היעילות נפחית - המסה של אוויר שניתן לקחת לתוך גלילי למחזור - כי הזרם חייב להתגבר על יותר הפסדים חיכוכים ואפקטים לא רצויים בצריכת.

עוד סחר-off כרוך בנוקשות של הבעירה. a חזק מאוד נפוח יכול לגרום להבה להתפשט מהר מדי, לייצר עלייה בלחץ גבוה כי להגדיל רעש ומתח מכני. עבור מנועי דיזל, רחב מדי אינטנסיבי נפוח יכול גם לדחוף את תרסיס הדלק לעבר קיר גלילינדר, המוביל לדלק מזהמים ולהגדיל פליטות חלקה.

נפוח אופטי הוא לא ערך יחיד אבל מפה המשתנה עם מהירות המנוע ועומס.בעומס נמוך, יחס נפוח גבוה יותר משפר את היווצרות תערובת ויציבות הזרה.בעומסים גבוהים, יחס נפוח נמוך יותר מאפשר יותר אוויר פנימה ולהפחית הפסדים המשאבה.זה למה מערכות משתנה נפוחות - שימוש ב-SCVs או יציאות הסתגלות - הם נפוצים יותר במנועי ייצור מודרניים.

טכנולוגיות מתקדמות וכיוונים עתידיים

החיפוש אחר יעילות תרמית גבוהה יותר מתמיד דוחף מהנדסים לשלב זחלים עם מבנים אחרים של זרימה ואסטרטגיות של הבעירה.

אינטגרציה Tumble ו-Swirl

במנועי בנזין, מבנה זרימה קשור הנקרא FLT:0tumbleFLT ( 1:1) משמש לעתים קרובות לצד נפוח. Tumble הוא סיבוב אנכי בקנה מידה גדול אשר מקדם זעזוע ליד מרכז מת העליון.חלק ראשי גליל נועדו לייצר גם מרכיב סטרילי אופקי רכיב שורש אנכי, מרכיב הנקרא "נפיחות" מספק שילוב נמוך של תכונות נפוחות במהירות גבוהה של מהירויות זרם נמוך של מהירויות גבוהות של זרם נמוך.

בקרת תיווך Active Combustion

המחקר מתבצע על שליטה סגורה של סטרילי באמצעות חיישני לחץ גליל או אותות נוכחיים יון. על ידי גילוי תחילת של דפק או ערפל, מערכת ניהול המנוע יכול להתאים שסתום שליטה נפוח בתוך מחזור אחד.זה הסתגלות בזמן אמת מבטיח לשמור על phasconimum של phasing תחת כל התנאים, שיפור כלכלת דלק בעולם האמיתי על ידי עד 5%.

המונחים: Alternative Combustion Modes

מושגים של דחיסה דלת-טמפרטורה כגון ignition דחיסה הומוגנית (HCCI) ותגובתיות מבוקרת דחיסה (RCCI) מסתמכים במידה רבה על הכנת תערובת. Controlled נפוח יכול לעזור להשיג את התערובת המוקדמת הנדרשת עבור מצבים אלה, אבל יחס נפוח חייב להיות בדיוק מוקרן ומותאם להימנע מדלקת מוקדמת או שיעורי שחרור חום מופרזים.

חומרים עתידיים וייצור

ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) מאפשר יצירת של יציאות נמל צריכת אשר היו בעבר בלתי אפשרי להטיל. Curved, נמלים מעוצבים אורגנית יכול לייצר תבניות נפוחות אופטימליות תוך צמצום הפרדה זרימה. בשילוב עם ציפויים קרמיקה לניהול תרמי, יציאות מתקדמות אלה יכולים לדחוף יעילות שפכים מעבר ל-50% במנועי דיזל כבד.

מסקנה

זרמי Swirling נשארים כלי בסיסי להשגת יעילות גבוהה של בעירה ופליטות נמוכות במנועי הבעירה הפנימית.מפיזיקה הבסיסית של תנועה רוטאלית לחידושים האחרונים בתחום הבקרה הפעילה וייצור התוספים, היכולת להתאים את השדה בתוך ה- cylinder מתורגמת ישירות לתוך ביצועים מעצימים.