蔡美晶

（广州中博制动系统有限公司，广州 510730）

随着近些年对小型功率设备的需求增加，小型转子发动机因具有功率密度高、振动小和零部件少等显著优势逐渐受到人们的关注[1]。转子发动机效率低主要源于狭长型燃烧室和较大面容比[2-3]，且面容比随着发动机尺寸减小而增大，因此小型转子发动机效率改善面临更大的挑战。研究表明，热效率与发动机流场组织密不可分[4]。因此，转子流场组织的研究非常重要。

本文通过动网格技术建立三维湍流仿真模型，研究小型转子发动机流场机理及性能。将计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值计算结果与DEFILIPPIS[5]的实验结果进行对比验证，并在此基础上分析流场演化机理，指出了发动机转速、进气角度和进气压强对发动机流场及性能的影响。

1 几何模型及网格

1.1 计算域

本文以某款小型周向进气分层燃烧转子发动机为研究对象。转子发动机包含3个燃烧室，每个燃烧室单独完成进气、压缩、燃烧和排气过程，相邻燃烧室相位差为120°。小型转子发动机的详细参数如表1所示。因为3个燃烧室工作条件完全相同，所以在保证精度的前提下只需选择一个燃烧室作为计算域。

表1 小型转子发动机详细几何参数

1.2 网格及划分

将进气口、排气口网格设置为静态网格，通过编写用户定义函数（User-Defined Function，UDF）程序定义燃烧室动网格。计算域采用非规则四面体网格，网格尺寸为1.5 mm。 整体计算域网格如图1所示。

图1 流场计算域网格

2 模型验证与标定

2.1 数学模型和边界条件

本研究选择RNGk-ε模型模拟流场变化，假设缸内流体为理想气体，进出口采用压力边界条件，燃烧模型选择涡耗散概念（Eddy-Dissipation Concept，EDC）模型。……