二冲程发动机扫排气道-缸内系统三维瞬态数值模拟研究

蒋炎坤　 钟毅芳　 罗马吉　 藏成　 陈国华　

摘　要：对倒拖工况下的K100二冲程摩托车汽油机扫排气道-缸内系统流场进行了三维瞬态数值模拟研究。通过计算发现，整个扫气阶段的缸内流场是由三维回流组成的。扫排气道-缸内系统流场是扫气气流以射流形式从周向与缸内气体混合并同时以类似环抱的形式将废气向排气口推挤，前者类似于“完全混合”，后者类似于“完全置换”。计算结果表明，数值模拟方法是分析复杂区域流场的有效方法。
关键词：二冲程发动机； 换气过程； 三维瞬态数值模拟
分类号：TK413.6　文献标识码：A
文章编号：1000-0909（2001）02-0159-06

Three-Dimensional Transient Numerical Simulation in the Scavenging System and the Cylinder for Two-Stroke Engine

JIANG Yan-kun（CAD Center,Faculty of Mechanical Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China;）　
ZHONG Yi-fang（CAD Center,Faculty of Mechanical Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China;）　
LUO Ma-ji（Dept.of Power Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China）　
ZANG Cheng（Dept.of Power Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China）　
CHEN Guo-hua（Dept.of Power Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China）　

Abstract：Three-dimensional transient numerical simulation is studied in the scavenging system and the cylinder of the Model K100 two-stroke motocycle engine under cold motored condition.The research results reveal that the in-cylinder flow structure established during the scavenge phase is comprised of a three-dimensional loop.The airflow similar to jet flow blends with in-cylinder gas from circumference.The airflow jostles exhaust gas out of cylinder in a way similar to encirclement.The former is similar to “perfect mixing”,the latter is similar to “perfect displacement”.Numerical simulation method is an available method to analyze complex flow field.
Keywords：Two-stroke engine； Scavengine process； Three-dimensional transient numerical simulation
基金项目：中国博士后科学基金资助项目（第28批）
作者简介：蒋炎坤（1964-），男，工学博士，现在华中科技大学机械工程博士后流动站工作，主要研究方向为发动机CAD、计算流体力学、非线性科学及其应用
作者单位：蒋炎坤（华中科技大学 机械学院CAD中心，湖北 武汉 430074）　
　　　　　钟毅芳（华中科技大学 机械学院CAD中心，湖北 武汉 430074）　
　　　　　罗马吉（华中科技大学 动力系，湖北 武汉 430074）　
　　　　　藏成（华中科技大学 动力系，湖北 武汉 430074）　
　　　　　陈国华（华中科技大学 动力系，湖北 武汉 430074）　

参考文献：

［1］蒋炎坤.二冲程发动机扫排气道-缸内系统三维瞬态流动数值模拟研究：［学位论文］［D］．武汉：华中理工大学，1999．
［2］SHER E.An Improved Gas Dynamic Model Simulating the Scavenging Process in a Two-Stroke Cycle Engine［C］．SAE Paper 800037.
［3］SWEENEY M E G,SWANN G B G,KENNY R G,et al.Computational Fluid Dynamics Applied to Two-Stroke Engine Scavenging［C］．SAE Paper 851519.
［4］SMYTH J G,KENNY R GF,BLAIR G P.Motored and Steady-Flow Boundary Conditions Applied to the Predication of Scavenging Flow in a Loop Scavenged Two-Stroke-Cycle Engine［C］．SAE Paper 900800.
［5］AHMADI-BEFRUI B,BRANDSTATTER W,KRATOCHWILL H.Multidimensional Calculation of the Flow Processes in a Loop-Scavenged Two-Stroke Cycle Engine［C］．SAE Paper 890841.
［6］AMSDEN Anthony A,O?ROURKE Peter J,BUTLER T Daniel,et al.Comparisons of Computed and Measured Three-Dimensional Velocity Fields in a Motroed Two-Stroke Engine［C］．SAE Paper 920418.
［7］EPSTEIN P H,REITZ R D,FOSTER D E.Computations of a Two-Stroke Engine Cylinder and Port Scavenging Flows［C］．SAE Paper 910672.
［8］藏成．二冲程汽油机工作循环模拟及其应用研究：［学位论文］［D］．武汉：华中理工大学，1998．

收稿日期：2000年1月25日

修稿日期：2000年6月15日

出版日期：2001年3月25日