柴油機(jī)廢氣渦輪增壓蝸殼冷卻流場(chǎng)及工作過程仿真研究.pdf

1、高原用廢氣渦輪增壓柴油機(jī)普遍存在進(jìn)氣冷卻不充分、功率輸出不理想、熱負(fù)荷和排氣溫度較高等問題。針對(duì)該問題，本文在前人研究的基礎(chǔ)上提出蝸殼冷卻的概念。應(yīng)用CFX軟件開展了壓氣機(jī)原機(jī)空氣流動(dòng)流場(chǎng)的數(shù)值仿真研究，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證仿真方法的正確性；在這個(gè)前提下設(shè)計(jì)了水冷蝸殼、銅管冷卻及環(huán)形中冷方案并計(jì)算分析了其流場(chǎng)；利用GT-POWER軟件，以蝸殼冷卻后的出口面積平均溫度及面積平均壓力為環(huán)境參數(shù)計(jì)算分析了柴油機(jī)性能的變化。研究表明，蝸殼冷卻可以有效

2、地解決高原用廢氣渦輪增壓柴油機(jī)的問題。
　　本文以某直列四缸中冷柴油機(jī)廢氣渦輪增壓壓氣機(jī)為例，運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)軟件CFX建立了壓氣機(jī)流場(chǎng)仿真模型。假定壓氣機(jī)內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬的物理模型為三維、穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源的粘性可壓縮流體的湍流流動(dòng)與傳熱。在計(jì)算中采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散計(jì)算域，為了排除網(wǎng)格的數(shù)量對(duì)于仿真計(jì)算結(jié)果正確性的干擾，對(duì)壓氣機(jī)的仿真模型進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)解的研究，并通過與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比來驗(yàn)證仿真計(jì)算方法的正確性。
　　根

3、據(jù)對(duì)壓氣機(jī)原機(jī)仿真模型的計(jì)算分析，設(shè)計(jì)了銅管冷卻、水冷蝸殼、環(huán)形中冷器的蝸殼冷卻結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并分別計(jì)算分析了銅管冷卻、水冷蝸殼（采用原機(jī)模型）的流場(chǎng)仿真模型。利用驗(yàn)證后的方法分別對(duì)蝸殼冷卻方案進(jìn)行仿真計(jì)算并分析其流場(chǎng)。最后通過與原機(jī)的對(duì)比分析得出蝸殼冷卻各方案的優(yōu)劣。
　　由于對(duì)廢氣渦輪增壓進(jìn)行蝸殼冷卻后會(huì)造成柴油機(jī)的進(jìn)氣密度發(fā)生變化，進(jìn)而造成對(duì)柴油機(jī)的整機(jī)性能產(chǎn)生影響，因此，在進(jìn)行完壓氣機(jī)蝸殼冷卻方案的仿真研究分析后，有必要對(duì)