Các dòng chảy xoay quanh là nền tảng của thiết kế động cơ đốt cháy hiện đại, trực tiếp tác động đến hiệu suất nhiên liệu, năng lượng và mức độ phát ra năng lượng. cung cấp sự chuyển động luân chuyển cho không khí trong ống trụ, các kỹ sư có thể cải thiện đáng kể mức độ rõ rệt và ổn định của nhiên liệu cháy. bài này khám phá vật lý, lợi ích thiết kế, chiến lược và các xu hướng của luồng xoáy, cung cấp sự hiểu biết toàn diện cho bất cứ ai liên quan đến việc phát triển động cơ hoặc nghiên cứu phóng xạ.

Những nhánh hoa xoáy

Các luồng chảy xoáy này ám chỉ sự vận động quay của chất lỏng hoạt động theo nghĩa bóng là hỗn hợp của không khí và nhiên liệu bốc hơi trong buồng đốt cháy động cơ. Độ xoay này được tạo ra theo chiều dọc, thường là ở cổng nạp hoặc qua các thiết bị tạo ra các luồng gió. Kết quả là cấu trúc xoáy đẩy mạnh việc trộn nhiên liệu và không khí tốt hơn, ổn định ngọn lửa trước và tăng tốc độ đốt cháy.

Hình học Cổng Lấy

Cổng nhập là phương tiện chính để tạo ra xoáy xoáy, tạo hình dạng đường cong, và góc để điều khiển điện tích đến theo đường xoắn ốc. Một cổng xoắn ốc, chẳng hạn, bọc dòng chảy xung quanh van, tạo ra một đường xoay mạnh. Tỷ lệ xoáy - xác định như vận tốc của lực lượng điện được chia ra bởi tốc độ quay theo chiều dọc của động cơ, từ 1 đến 4 động cơ trực tiếp.

Khuyến khích người máy

Để thích nghi với sức mạnh xoáy trong điều kiện hoạt động khác nhau, nhiều động cơ kết hợp hoạt động hoặc điều khiển thụ động:

  • van điều khiển xoay vòng (SCVs): ) Đây là những tấm bướm hoặc ga được đặt trong một trong những cổng thông tin của đầu trụ đa điểm. Khi đóng, chúng buộc dòng chảy toàn bộ qua một cổng duy nhất, nó tăng tốc độ xoáy.
  • Một số hệ thống tối tân dùng van hoặc cánh có thể chuyển tiếp điện năng để thay đổi thành phần vận tốc.
  • hoạt động van có thể sử dụng ) bằng cách thay đổi van nạp hoặc thời gian trên một cổng, các kỹ sư có thể điều chỉnh xoáy trên một cơ sở vòng lặp mà không cần phần cứng phụ.

Lợi ích của sự thành công

Lợi thế chính của các luồng xoáy được ghi nhận trong các ứng dụng nghiên cứu và sản xuất. tối ưu hóa cẩn thận dẫn đến khả năng đạt được nhiều hiệu suất.

Pha trộn không khí tăng cường

Sự pha trộn hoàn toàn là cần thiết cho việc đốt cháy hoàn toàn. sự chuyển hóa dòng chảy tạo ra sự nhiễu loạn dữ dội làm phân chia các giọt nhiên liệu lớn hơn và phân phối hơi nước ngay cả trong suốt ống trụ động cơ xăng, nơi mà nhiên liệu được bơm trực tiếp vào giai đoạn cuối trong đột quỵ nén, cơn lốc mạnh có thể làm giảm thời gian chuẩn bị hỗn hợp đến 30-50%. điều này cải thiện sự tương đồng hóa chu kỳ và cho phép sự tăng cường hiệu quả trực tiếp.

Sự tuyên truyền và khả năng định hướng

Mặt trước của ngọn lửa ổn định là cần thiết để ngăn chặn tiếng gõ và bắn sai. Chuyển động quay vòng kéo dài và vặn lại ngọn lửa, tăng diện tích bề mặt và tốc độ cháy. Những ngọn lửa xoáy ở cạnh những bức tường có gió xoáy có thể giúp duy trì sự cháy trong khi tăng tốc độ, tăng tốc độ nhiên liệu.

Giảm thiểu các cơ khí

Việc lọc ra các trụ nước không cháy được cải tiến trực tiếp làm giảm sự hình thành chất đốt. Với sự pha trộn và đốt hoàn toàn, lượng khí hydro hydro không cháy (HC) thoát khỏi xi- vi - a là rất thấp. Việc thay đổi kích thước cũng giúp tăng nhiệt độ cao hơn và thời gian ở lâu hơn trong vùng cháy sau khi đốt cháy, giúp gia tăng lượng carbon mon-xin (CO). Đối với động cơ diesel, tăng độ xoáy trong việc phun nhiên liệu, giảm 40% trong khi giữ chất khí thấp [FL: 0] trong thời gian cẩn thận khi vẫn giữ chất lượng khí trong khi vẫn còn tăng dần.

Số lượng vòng tròn: thước đo và đo

Các kỹ sư sử dụng một số lượng không khí và kỹ thuật thử nghiệm để đánh dấu sức mạnh và chất lượng xoáy.

[FLT: 0] tỷ lệ biến thiên [FLT: 0] (R [FLT:] [FLT:] là tỷ lệ phổ biến nhất, được định nghĩa như vận tốc cực đại của điện tích chia bởi vận tốc góc [FLT]. Tỷ lệ xoáy 2 có nghĩa là sự luân chuyển hai lần cho mỗi động cơ. Dòng chảy ổn định được trang bị với một mét quay hoặc một cái quay cung cấp một cách đo tốc độ quay nhanh để đo tỷ lệ xoắn tạo ra bởi cổng thiết kế.

Những kỹ thuật tiên tiến hơn bao gồm:

  • Hình ảnh chia vị trí (PIV): đo quang học có thể thu vận tốc véc tơ xuyên qua một mặt phẳng bên trong trụ. PIV tiết lộ cấu trúc chi tiết của trường dòng, bao gồm vị trí của lõi xoáy và bất kỳ arymetry.
  • Thợ vẽ thảo nguyên tử (DLV): ) Một kỹ thuật đo lường điểm có thể theo dõi tốc độ của hạt giống tại độ phân giải thời gian cao. LLV giúp hiệu lực mô hình CFD và nghiên cứu biến thể chu kỳ sang xe đạp.

Mô phỏng CFC, đặc biệt với mô phỏng lớn (LES) hoặc Reynolds-avered Naviers-Stokes (BIS) cho phép các kỹ sư dự đoán các điểm địa lý và điều kiện hoạt động khác nhau ảnh hưởng thế nào đến xoáy xoáy mà không cần xây dựng nhiều mẫu thử nghiệm. Những công cụ này bây giờ được chuẩn trong vòng phát triển của bất kỳ động cơ hiệu quả cao nào.

Thiết kế lệnh giao dịch và cách làm báp têm

Trong khi cơn lốc mạnh đem lại nhiều lợi ích, cơn lốc xoáy quá độ đưa đến những hình phạt cần phải cân bằng cẩn thận.

Gió xoáy cao làm tăng nhiệt độ chuyển sang thành xi- lanh vì điện tích tích tích tích tụ. Nó có thể làm giảm hiệu suất nhiệt độ và làm tăng trọng lượng làm mát. Hơn nữa, động lượng màng quá lớn làm giảm hiệu suất khối lượng không khí có thể được kéo vào xi- lanh mỗi chu kỳ - vì dòng chảy phải vượt qua nhiều mất mát và hiệu ứng điều hòa hơn ở cổng nhập. tỷ lệ xoáy trên 4 hoặc 5 thường dẫn đến một giảm tốc độ nhanh động cơ có thể nhận thấy

Một cuộc trao đổi khác liên quan đến sự khắc nghiệt nóng nảy. dẫn đến việc đốt cháy nhiên liệu bị tràn ra và gia tăng lượng nhiên liệu thải ra từ chất lỏng và gia tăng lượng khí thải.

Tại các chuyến bay nhỏ hơn, tỉ lệ gió xoáy lớn hơn giúp tăng không khí và giảm bớt lượng máy bơm.

Kỹ thuật cao cấp và sự hướng dẫn tương lai

Cuộc tìm kiếm hiệu quả nhiệt độ cao hơn bao giờ hết thúc đẩy các kỹ sư kết hợp các xoáy với các cấu trúc dòng chảy khác và chiến lược đốt cháy.

Sự hòa hợp Tmble và Splop

Trong các động cơ xăng, một cấu trúc liên quan được gọi là [FLT: 0] có thể [FLT: 0] [FLT: 1] được dùng cùng với gió xoáy. Tmble là một sự quay theo chiều dọc lớn để tạo ra nhiễu nhiệt độ gần các trung tâm chết. Một số đầu trụ được thiết kế để tạo ra thành phần xoắn dọc, tạo ra một thành phần gọi là “swumble rip. Tính năng kết hợp này tạo lợi ích lẫn nhau của xoáy với tốc độ thấp và độ giảm tốc độ nhanh của độ giảm xuống.

Điều khiển sự phân tích hoạt động

Nghiên cứu đang tiến hành điều khiển các xoáy nước khép kín bằng cách sử dụng cảm biến áp suất hình trụ hoặc tín hiệu điện tử. cải thiện nền kinh tế nhiên liệu thực tế đến 5%.

Xoay trong chế độ phân giải khác

Các khái niệm đốt cháy thấp như đốt cháy đồng tính luyến ái đốt cháy (HCCI) và phản ứng nén được điều khiển kích hoạt (RCCI) phụ thuộc rất nhiều vào việc chuẩn bị hỗn hợp. Cơn xoáy điều khiển có thể giúp hiệu lực khả năng trộn trước cho các chế độ này, nhưng tỷ lệ xoáy phải được định giờ và điều chỉnh chính xác để tránh quá trình tự động hóa sớm hoặc phóng nhiệt quá mức. Cơn lốc hoạt động có thể trở thành một bộ điều khiển quan trọng cho phép sử dụng các động cơ HCCI sẵn sàng.

Vật liệu trong tương lai và việc sản xuất

Việc sản xuất thêm (3D in) cho phép tạo ra các hình địa lý cổng nhập mà trước đây không thể đúc. Các cổng hình cong, có hình hữu cơ có thể tạo ra các kiểu xoáy tối ưu trong khi tách rời nhau. Kết hợp với lớp phủ gốm cho việc quản lý nhiệt, các cảng tiên tiến này có thể đẩy hiệu suất nhiệt độ phanh vượt quá 50% trong động cơ diesel nặng.

Kết luận

Việc chuyển đổi dòng chảy vẫn còn là một công cụ cơ bản để đạt hiệu suất đốt cháy cao và khí thải thấp trong động cơ đốt bên trong. Từ vật lý cơ bản của chuyển động quay đến sự đổi mới mới nhất trong việc điều khiển và sản xuất thêm, khả năng điều chỉnh trường luồng bên trong trụ sẽ chuyển trực tiếp thành năng hiệu suất đo lường. Như áp suất điều chỉnh cho CO [FLT: 0] ) [FL: 1] và khí thải thụ phấn tiếp tục gia tăng, tính tinh của chiến lược dựa trên các luồng xoáy sẽ cần thiết để giữ cho các động cơ cạnh tranh với năng điện tích và các nhà nghiên cứu về thiết kế chủ và tối ưu hóa sẽ là dòng chảy tiên tiến hóa này.