基于GT-POWER的渦輪-活塞式柴油機熱力分析與仿真研究.pdf

1、隨著柴油機功率密度的不斷提高，增壓技術(shù)的形式不斷翻新。針對某柴油機的設(shè)計需求，本文提出了一種渦輪-活塞式柴油機理念，通過GT-POWER軟件仿真優(yōu)化，最終確立了適合本文需求的柴油機廢氣熱能利用方案。在熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，參照Hyperbar超高增壓發(fā)動機的補燃室和絕熱復(fù)合發(fā)動機的動力渦輪模式，提出了5種可能滿足本文設(shè)計要求的方案并有一定創(chuàng)新；在 GT-POWER軟件中按照分塊建模的理念，針對某增壓柴油機搭建原機模型，并根據(jù)原機試驗參數(shù)對

2、該模型進行校核，且給出增壓系統(tǒng)速度系數(shù)、流量系數(shù)、膨脹系數(shù)和效率系數(shù)等參數(shù)對柴油機性能的影響規(guī)律；基于原機模型，分別建立了上述5種方案的仿真模型，最終確定了一種滿足本文柴油機設(shè)計要求的方案，并應(yīng)用熱力學(xué)分析中的火用分析法對此方案進行分析驗證，以此證明此方案的可行性。
　　實現(xiàn)柴油機高的功率密度，關(guān)鍵是高效的燃燒技術(shù)，目前有高壓噴射燃油系統(tǒng)、高燃燒壓力設(shè)計和高增壓技術(shù)。本文所設(shè)計柴油機的工作要求是在低速時扭矩特性好，并且在必要時發(fā)出

3、較大的功率，這對單一的往復(fù)式柴油機通過改進燃油系統(tǒng)或燃燒壓力是很難做到的，只有采用高增壓技術(shù)來實現(xiàn)。本文提出了2種串聯(lián)式、2種并聯(lián)式和1種復(fù)合式廢氣熱能利用方案。
　　在 GT-POWER建模的過程中，采用分塊建模的思想，將實際柴油機劃分為增壓、進排氣、中冷器、氣缸及曲軸箱等子系統(tǒng)，實現(xiàn)從實際模型到物理模型的轉(zhuǎn)化；結(jié)合所給柴油機結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)熱力學(xué)、傳熱學(xué)等方面的知識，將物理模型進行定量的數(shù)學(xué)描述，將收集的數(shù)據(jù)及資料輸入相應(yīng)的模型

4、中，實現(xiàn)從物理模型到數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化；結(jié)合實際柴油機的結(jié)構(gòu)，聯(lián)接各模塊以構(gòu)成完整的模型，實現(xiàn)從數(shù)學(xué)模型到仿真模型的轉(zhuǎn)化，最終完成模型的建立。
　　在對柴油機廢氣能量利用方案分析之前，由于建模過程中對柴油機進行了簡化處理，所以模型建立完成后需對模型進行校核和調(diào)整，以保證原機模型的仿真結(jié)果與其試驗結(jié)果相一致。根據(jù)實際情況通過調(diào)節(jié)模型中的參數(shù)，最終使仿真結(jié)果與試驗結(jié)果之間的相對誤差小于3％。在校核過程中由于增壓系統(tǒng)與發(fā)動機之間是氣動聯(lián)接，