Quá trình phổ vận tốc toàn chu kỳ được thể hiện qua bảng màu sắc, nhìn vào bảng màu ta có thể nhận xét phổ vận tốc là lớn hay nhỏ, phổ vận tốc từ xanh dương đến đỏ tương ứng với vận tốc từ thấp nhất đến cao nhất.
HVTH: Đặng Như Phúc 69 MSHV: 1820509
Hình 4.18: Phổ vận tốc toàn chu kỳ
Nhìn vào hình trên ta thấy rằng vì quá trình nạp của động cơ khi pít-tông đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới lúc này vận tốc là rất nhỏ do đó phổ vận tốc
HVTH: Đặng Như Phúc 70 MSHV: 1820509 có màu xanh dương, khi quá trình nén thì vận tốc bắt đầu tăng dần, đến cuối quá trình nén thì bu-gi đánh lửa sớm và nhiên liệu bốc cháy lúc này kỳ sinh công thì vận tốc tức thời tại thời điểm này là tương đối lớn (chỉ một thời gian ngắn) sau đó thì biến mất do bị giới hạn không gian nên vận tốc bị chậm lại, vận tốc cháy được thể hiện trong phổ là khoảng 10 m/s điều này là hợp lý với tốc độ cháy của động cơ ngoài thực tế nếu tốc độ cháy lớn hơn rất nhiều thì chứng tỏ không tốt do bị kích nổ. Vận tốc cuối quá trình cháy đầu quá trình xả là lớn nhất do lúc này sự chênh lệch áp suất bên trong buồng đốt và bên ngoài là rất lớn nên khi xu-páp vừa hé mở thì sự chênh lệch giữa khí cháy và áp suất môi trường nên khí cháy thoát ra ngoài rất nhanh và giá trị vận tốc là rất lớn khoảng 230 m/s.
Hình 4.19: Phổ đường dòng dòng khí trong lòng xy-lanh cuối kỳ hút
Hình 4.21 thể hiện rõ hình ảnh của các dòng khí xoáy trong lòng xy-lanh, giá trị của phổ là giá trị vận tốc, nhìn phổ đường dòng theo hướng mặt cắt ZY, xoáy lốc dọc (Tumble) của dòng khí thể hiện rõ. Để hiển thị đường dòng của xoáy lốc ta phải
HVTH: Đặng Như Phúc 71 MSHV: 1820509 quan sát theo hưởng mặt phẳng XY. Giá trị tỉ số xoáy lốc ngang và tỉ số xoáy lốc dọc sẽ được tính toán ra từ các thông số vận tốc bằng phương pháp tích phân theo ba phương, từ đó giá trị sẽ được cập nhật dần theo thời gian, tương ứng góc quay của trục khuỷu. khu vực đáy xy-lanh, đỉnh pít-tông là khu vực mà sự xoáy lốc dọc diễn ra nhiều nhất, do phương tác động của động cơ bước nghiêng ít so với trục dọc, điều này có nghĩa là dòng không khí sẽ có độ lớn véc-tơ vận tốc theo phương –Z (hướng âm của trục Z) cao, dẫn đền lượng không khí sẽ di chuyển thẳng xuống đỉnh pít-tông và gây ra sự xoáy lốc dọc cục bộ tại đây, làm giảm đi sự phân bố đều của mật độ xăng-khí trong buồng cháy. Để khắc phục trường hợp này, các phương tác động của động cơ bước từ 15o đến 45o với gia số là 5o đã được chọn theo như trình bày ở phần trước, tương ứng với từng giá trị của phương tác động, ta sẽ có các đường cong xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc tương ứng, đây là tiêu chí quan trong để đánh giá hiệu suất động cơ, từ đó đưa ra mô hình tốt nhất.
HVTH: Đặng Như Phúc 72 MSHV: 1820509 Hình 4.20 trình bày phân bố đường dòng của dòng khí trong lòng xy-lanh trong kỳ nén. Không khí tại kỳ nén bắt đầu có sự phân bố đều, dựa vào tỉ số xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc mà ta có thể quyết định góc đánh lửa sớm hay muộn. Khi pít-tông di chuyển lên trên điểm chết trên, không khí bị nén lại, áp suất trong buồng đốt tăng cao, vận tốc dòng khí mặc dù đều nhưng không còn giá trị lớn do thể tích buồng đã bị thu hẹp lại. Tại thời điểm này, tỉ số xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc sẽ quyết định trực tiếp đến hiệu suất động cơ, do tỉ số xoáy lốc ngang, xoáy lốc dọc càng cao thì mật độ xăng-khí phân bố đều, sự cháy hết diễn ra ổn định hơn, hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể. Ngoài ra, quan sát phổ cho thấy khu vực dòng khí tại cổ nạp và cổ xả có giá trị gần như bằng 0, nguyên nhân là do hai van (xu-páp hút, xu-páp xả) đã đóng lại, không khí không tràn vào bên trong xy-lanh nữa, nên khu vực này vận tốc tiến về giá trị 0. Ngoài ra, phổ vận tốc tại khu vực này có giá trị bằng 0 cũng chỉ ra rằng miền lưới động giữa xu-páp và thành xy-lanh đủ kín, phần tử đủ nhỏ để không khí không di chuyển ra ngoài. Ta có thể kết luận rằng quá trình tạo lưới động theo các tiêu chí đề ra đủ để nghiệm hội tụ, phù hợp với đáp ứng của hệ trong thực tế.