柴油机排气歧管流场分析与结构优化

建立了柴油机排气歧管的三维结构模型,并应用计算流体动力学软件分析流场。描述了排气管中的典型流动,并根据计算结果对排气管进行了优化。优化后的排气歧管模型内腔容积减小,管内部分漩涡消失,流通阻力减小,各缸流量均匀性提高。     

基于流固多相耦合的排气管垫片密封性能研究

对一台发动机而言,其排气系统的密封性能对发动机可靠性以及对环境会产生较大影响。我们以一台六缸柴油机的进排气系统为原型,通过对发动机一维计算、发动机单缸燃烧计算以及排气系统流动计算获得排气壁面温度和换热系数,进而获得排气系统的温度场。随后结合螺栓预紧力、振动等机械负荷边界条件及排气系统温度场,进行热-机械耦合计算,并从垫片接触压强以及排气管法兰变形两方面入手分析该型机排气管垫片的密封状况。计算结果表明,该型机排气管垫片密封问题主要是由排气管法兰变形较严重导致的。     

轴流风机排气管流动性能数值研究

针对某轴流风机排气管道的气流流场进行了仿真计算。计算结果表明,排气管中没有出现流动分离现象,大部分流动空间没有明显的旋涡存在,二次流损失很小;排气管道出口流动比较均匀。排气管设计是成功的。     

16V190燃气发动机MPC排气系统设计优化

为提升增压器效率,实现降低排气温度的目标,在计算剖析颜巴赫排气系统的基础上,针对颜巴赫机型主要关注排气损失和功率要求,排气总管设计较粗的特点,对国产16V190燃气发动机模件式脉冲转换(modular pulse converter,MPC)排气系统进行设计优化;在满足16V190功率设计要求的前提下,主要从排气管管径设计及排气支管缩口设计对16V190排气管进行对比设计和计算分析,结果表明:优化获得了较低的排温,达到了设计优化的要求。     

试用区域耦合法求解发动机排气管内的流动问题

试用区域耦合法求解发动机排气管内的流动问题吴琦瑾＊＊席时桐顾宏中（上海交通大学）引言排气系统的重要性决定了排气系统热力过程计算的重要性，因此一直有许多发动机工作者致力于发动机排气系统内气体流动特性的数值模拟方面的研究工作。在处理象排气系统这类具有不...     

可变几何排气管增压系统与其他增压系统的对比计算研究

为了解决某船用8缸机高低负荷兼顾的问题,提出了1种全新的可变几何排气管增压系统,它通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换。利用GT-POWER对可变几何排气管增压系统进行了计算研究,根据油耗最优原则找出其阀门开和阀门关之间的切换点在50%负荷;又分别对四脉冲增压系统、PC系统、MPC系统和MIXPC系统进行了计算研究。计算结果表明:在25%、50%、75%、100%负荷,可变几何排气管增压系统的油耗均小于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的油耗,扫气系数均大于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的扫气系数。     

可变几何排气管增压系统的模拟试验研究

针对可变几何排气管增压系统在6缸机上的应用效果进行了模拟试验研究,利用原机脉冲增压系统排气管模拟阀门关,用新加工的准定压增压系统排气管模拟阀门开。试验结果表明:在标定工况下准定压增压系统的油耗比脉冲增压系统的油耗降低4.7 g/(kW.h)。原因是当增压方式为准定压增压系统时,在强制排气过程中,排气管内排气平均压力减小,使泵气负功减小,油耗下降。     

水下排气两相流动及气泡粒径分布的数值模拟

对某内燃机水下排气管道的排气过程进行了数值模拟,以预测CO_2经过排气管道处理后的气泡直径分布,期为管道的优化设计提供参考。气液两相流动模型采用Euler模型,湍流模型采用Realizable k-ε模型,考虑了气泡的分裂与聚合的粒径分布采用群体平衡方程计算。计算结果表明:在所研究的几何条件与流动参数范围内,CO_2气泡在管道中的非连续流动会因为有浮力作用使其逐渐集中到管道上方从而导致气泡粒径变大,孔板下部开孔对气泡破碎效果有限。管道出口处粒径在4 mm以下的气泡体积分数的时均值为0.466。     

NVO策略下HCCI汽油机缸内残余废气率估计

为满足HCCI汽油机对缸内废气率的迅速感知、精确控制燃烧相位的要求,提出了一种残余废气率建模思路:建立气体在排气道和排气管中流动的散热模型,把排气流经气门作为绝热膨胀过程,用排气温度估计排气门关闭时刻缸内温度,计算出缸内废气率;同时为了满足瞬态工况控制要求,用一阶惯性环节来修正热电偶测温的延迟问题,并根据不同工况修正排气道壁温,有效提高了模型的计算精度.经验证,该模型的计算结果与GT仿真结果的相对误差在4%,以内.     

用不稳定流动研究汽油机进排气管的设计

本文分析了由一元不稳定流动为理论基础的管道计算程序(PMB程序)所计算的低压示功图,认为压力波对换气过程有重要影响,特别对排气管更是这样。文中指出:设计进气系统要求在进气门开启时产生一个正的压力波;设计排气系统要求排气时防止其他气缸正压力波的干扰,气门重叠时形成一个负压力波。文中提出用结构简单的容器式排气总管可达到所要求的目的。     

排气管中二维非定常流动的试验研究

以MPC二维排气管模型为对象,对其二维非定常流动进行了研究。在柴油机倒拖时,测量了该模型排气管内6个截面的压力和速度分布的变化,研究了热线探头标定前的预处理、实测状态与标定状态差异引起的误差修正和流动方向判别对速度测量的影响。测量结果显示,同一截面不同测点的压力变化曲线非常接近;支管的速度分布曲线是不对称的,其峰值偏向支管的内壁面,进入总管后速度曲线呈偏向总管外壁面的不对称分布,随后渐渐变为对称分布。测量结果还可用于排气管二维非定常流动计算的边界条件和考核数据。     

基于CFD的某汽油机排气歧管仿真分析

首先通过一维热力学软件BOOST计算排气歧管的边界条件,然后通过三维CFD软件FIRE计算排气歧管内部的气体流动情况。该计算为瞬态计算,选择了额定工况、倒拖工况以及怠速工况三个典型工况点。通过计算,得到了排气歧管的换热系数分布以及温度分布。     

车用柴油机4气门结构设计研究

运用一维气体流动模拟软件BOOST,对某公司的一款2气门柴油机改成4气门后的流动过程建立计算模型,对改型后柴油机的主要结构参数,如气门直径、气道直径、歧管直径、配气相位进行换气过程模拟计算。当该机采用直径分别为39．0mm的进气门、37．5～30．0mm的渐缩进气道、53．0mm的进气歧管、32．5mm的排气门、23．0mm的等直径排气管、32．5mm的排气歧管时可以获得较好的换气性能。通过对配气相位进行改进和优化,可以在整个转速范围内得到较理想的换气性能。     

排气歧管热应力模拟计算及缸盖边界条件影响的分析

针对某型号柴油机在热冲击试验过程中排气歧管出现裂纹的问题,利用软件仿真技术进行了排气歧管的热应力模拟计算,分析了产生裂纹的原因。探讨了缸盖建模方法及缸盖设定温度对排气歧管热应力计算的影响。计算结果表明,缸盖限制了排气歧管的自由变形,在排气歧管裂纹出现部位产生较大的应力;在发动机冷热冲击试验时,排气歧管温度的变化造成热应力随之发生变化,导致排气歧管因热疲劳产生裂纹失效;采用简化的缸盖模型与完整缸盖模型所得的排气歧管热应力分布趋势一致,可用于排气歧管的热应力计算。     

基于CFD模拟的某低速柴油机排气集管结构优化设计

为判断某低速柴油机排气集管设计的合理性,对该排气集管的内部流场进行了 CFD分析.分析表明:原始排气集管结构设计存在问题.对此进行了优化改进.优化前后的CFD对比分析表明:优化后排气集管内部流道得到改善,内截面速度均匀性提高,压力损失减小,排气集管整体性能得到明显提高.     

Thermal analysis of nanostructured alumina stabilized zirconia coating on exhaust manifold

Rapid rise in pollution has increased the number of automobiles usage worldwide. The exhaust manifold is an important part in the automobile since it acts as a passage for the transport of exhaust gases from the combustion chamber to the atmosphere. It is a sensitive component since it handles high-temperature exhaust gases. Continuous exposure of high-temperature exhaust gas may cause thermal stress which decreases the life of the exhaust manifold. Cast iron or steel is the most common material used for exhaust manifold. The present study deals with the improvement of material properties of exhaust manifold. In order to optimize the cast iron properties such as thermal conductivity and corrosion resistance, a zirconia-based nanocomposite coating such as alumina stabilized Zirconia (ASZ) can be coated on both sides of the exhaust manifold, instead of replacing the whole material. By coating nano structured ASZ, the amount of heat flow from exhaust gases to the exhaust manifold is decreased, thereby reducing the thermal fatigue. The method of coating can be achieved by radio frequency Magnetron sputtering technique. A steady-state thermal analysis is performed by simulation approach using ANSYS R17.2 to validate the output in the numerical approach. The results obtained shows that ASZ nanocomposite coating acts as an efficient thermal barrier coating for the exhaust manifold thus increasing its reliability.     

现代先进发动机技术——进排气系统(一)

本文综述了现代先进发动机进气和排气系统的发展技术。重点叙述了进、排气系统的设计要求和不同发动机结构设计的发展。如不同工况下进气、排气压力,速度变化;不同结构歧管的流动模型的优缺点;进气涡流控制;气门重叠下,直列、V型发动机进、排气的动力理论以及最佳进、排气系统的设计原理和设计特点等先进技术的论述。     

200MW直接空冷机组变工况特性研究

以200MW直接空冷机组为例,考虑排汽管道的压损,排汽口和凝汽器入口间水蒸汽柱高度压差及排汽管道对环境散热量,建立直接空冷机组冷端系统变工况数学模型,编程计算做出直接空冷机组冷端系统特性曲线,同时分析了凝汽器入口压力及管道压损的变工况特性,对于空冷机组的运行具有一定的指导价值。     

柴油机水下排气管口边界模型

柴油机废气排入水中所形成的尾管口边界比较复杂。在柴油机水下工况数值模拟中,一般采用定压模型。本文从流体力学的基本方程出发,根据对水下排气管口两相流动状态的观察和管口气泡形成过程的研究,建立了柴油机水下排气不稳定流动管口边界模型。与定压模型相比,该模型不仅能反映出管口的压力波动,而且可以模拟管口处气泡的形成过程及其与管口内气体之间的相互作用。与1维不稳定流动方法相结合可以进行柴油机水下工况的特性分析,特别是水下排气管口声辐射的数值模拟。