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層析粒子成像技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)三維流場(chǎng)的研究

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)瞬態(tài)三維流場(chǎng)的模擬研究對(duì)進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)情況和燃燒情況具有重要的作用，同時(shí)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(cè)速技術(shù)對(duì)直噴火花塞點(diǎn)燃式光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)研究，對(duì)進(jìn)氣和壓縮沖程的瞬態(tài)體積流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量中用雙脈沖鐳激光進(jìn)行照明，同時(shí)有4臺(tái)高清攝像機(jī)對(duì)缸內(nèi)情況進(jìn)行捕捉。通過改變攝像機(jī)之間的不同角度可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)不同位置的三維流場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yàn)設(shè)置框架圖。

圖1　層析粒子成像光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)置框架圖

試驗(yàn)結(jié)果表明，攝像機(jī)之間的角度以及曲面玻璃位置改變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致攝像機(jī)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(cè)速技術(shù)可以對(duì)缸內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行更深層次的研究。另外，三維速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定因素可以由進(jìn)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(jí)前提下，通過層析粒子成像技術(shù)對(duì)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，精度可以控制在9%以內(nèi)。通過對(duì)缸內(nèi)體積速度數(shù)據(jù)、三維流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以清楚地了解到缸內(nèi)光學(xué)區(qū)域的速度變化情況，缸內(nèi)速度會(huì)隨著各沖程的變化而有很大的變化。為了進(jìn)一步闡述缸內(nèi)三維速度場(chǎng)的變化情況，還計(jì)算了湍動(dòng)能場(chǎng)的分布情況，結(jié)果表明在進(jìn)氣沖程的進(jìn)氣口處，三維湍動(dòng)能分布與二維湍動(dòng)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