礦用防爆柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、近年來,我國一次能源需求量的年增長速度已達(dá)10％,使我國煤炭井下開采量也逐年大幅度增加。隨著原煤開采量的增加,防爆柴油機(jī)膠輪車作為先進(jìn)的礦用輔助運(yùn)輸工具,其需求量也隨之急劇增加,導(dǎo)致煤礦井下的通風(fēng)環(huán)境受到污染。為了降低防爆柴油機(jī)膠輪車的污染排放,研究防爆柴油機(jī)的污染排放規(guī)律和提出有效降低污染排放的技術(shù)措施,具有重要的實(shí)際工程意義。本文對4105型柴油機(jī)防爆改造前后的動(dòng)力性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并將防爆柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)對其污染排放的影響規(guī)律的數(shù)

2、值模擬計(jì)算作為本文的研究重點(diǎn)。本文的研究工作和結(jié)果主要包括:
　　 (1)分析了進(jìn)氣系統(tǒng)流動(dòng)狀態(tài)對柴油機(jī)主要有害污染物NOx及碳煙顆粒排放的影響,給出了通過加大礦井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量進(jìn)行稀釋礦井通風(fēng)系統(tǒng)中防爆柴油機(jī)膠輪車污染排放的技術(shù)途徑和所需增加的通風(fēng)量的計(jì)算方法。
　　 (2)對4105型柴油機(jī)防爆改造前后的動(dòng)力性能分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測量了不同運(yùn)行工況下該型號柴油機(jī)防爆改造前后相應(yīng)的扭矩、輸出功率及燃油消耗率,得出了

3、防爆改造后該柴油機(jī)的動(dòng)力性能變化規(guī)律。
　　 (3)建立了防爆進(jìn)氣系統(tǒng)的三維模型和數(shù)學(xué)物理方程,并對模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,利用Fluent軟件對防爆進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行流場計(jì)算,分析了導(dǎo)流罩形狀、進(jìn)氣管長度以及進(jìn)氣歧管分布位置對防爆進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)氣體流動(dòng)的影響規(guī)律:
　　 1)研究了不同進(jìn)氣阻力對系統(tǒng)內(nèi)流場分布的影響,防爆進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力主要由防爆柵欄造成,其阻力越小,氣流速度越大,質(zhì)量流量也越大,可以提高進(jìn)氣效率。
　　 2)

4、研究了不同導(dǎo)流罩?jǐn)U散角時(shí)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)流場的變化規(guī)律,當(dāng)4105型柴油機(jī)的導(dǎo)流罩?jǐn)U散角從146°增大到155°時(shí),進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力減小到4.361kPa,優(yōu)于原有結(jié)構(gòu)4.72％。當(dāng)減小擴(kuò)散角到139°時(shí),所減小的阻力明顯不如原結(jié)構(gòu)。
　　 3)研究了進(jìn)氣管長度變化對進(jìn)氣系統(tǒng)流動(dòng)阻力的影響,進(jìn)氣管長度為60mm時(shí),氣體平穩(wěn)流動(dòng),能夠減弱氣體的回流現(xiàn)象,有效地降低進(jìn)氣阻力,當(dāng)管長縮短為24mm時(shí),引起的湍流動(dòng)能值最大,故其湍流運(yùn)動(dòng)最劇烈,