渦輪復(fù)合柴油機(jī)工作過(guò)程仿真及動(dòng)力渦輪流場(chǎng)分析.pdf

1、隨著車輛節(jié)能問(wèn)題和排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格，廢氣渦輪增壓技術(shù)成為了發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的重要手段。然而，傳統(tǒng)的廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中普遍存在低速工況時(shí)扭矩不足，部分負(fù)荷時(shí)經(jīng)濟(jì)性差，以及起動(dòng)、加速性能差，尾氣排放溫度高。
　　新型的渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)，將旁通補(bǔ)燃系統(tǒng)與動(dòng)力渦輪相結(jié)合，不但可改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)扭矩特性及加速性，而且還能滿足不同工況的高低功率要求。這種渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力渦輪能充分地利用排氣能量，回收的廢氣能量作為有效功率輸出，從而提高發(fā)動(dòng)

2、機(jī)的總功率和總效率。
　　本文將通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究渦輪復(fù)合柴油機(jī)的性能，主要探討高功率模式渦輪復(fù)合柴油機(jī)的串聯(lián)和并聯(lián)兩種聯(lián)合循環(huán)方案，這兩種方案在不改變柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，滿足柴油機(jī)原有功率密度需求的前提下，研究流量分配規(guī)律和功率分配規(guī)律，使動(dòng)力渦輪輸出功率達(dá)到最大，為臺(tái)架實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。
　　本文采用一維仿真軟件 GT-POWER做整體性能分析和參數(shù)匹配計(jì)算，關(guān)鍵部件的詳細(xì)仿真采用三維 CFD計(jì)算軟件，一維仿真得到的進(jìn)

3、出口參數(shù)，作為三維仿真模型的邊界條件。首先，利用GT-POWER軟件建立增壓柴油機(jī)原機(jī)仿真模型，包括氣缸模型、噴油器模型、曲軸箱模型、中冷器模型、進(jìn)排氣管模型和增壓器模型。將模擬計(jì)算結(jié)果與原機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，校核和驗(yàn)證模型的正確性。在原機(jī)的基礎(chǔ)上添加旁通補(bǔ)燃系統(tǒng)和動(dòng)力渦輪，分別建立復(fù)合渦輪聯(lián)合循環(huán)柴油機(jī)的串聯(lián)方案模型和并聯(lián)方案模型，對(duì)這兩種方案在標(biāo)定工況（轉(zhuǎn)速2100r/min）進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到相應(yīng)的壓比、膨脹比、流量、動(dòng)力渦輪功率

4、、渦輪功率、總輸出功率等參數(shù)之間的變化規(guī)律，并比較兩種方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)。在對(duì)結(jié)果優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上，提出最佳方案。
　　結(jié)果表明，串聯(lián)和并聯(lián)方案都存在最佳動(dòng)力渦輪輸出功率，串聯(lián)方案從整體上比并聯(lián)方案有優(yōu)勢(shì)，大大提高了總輸出功率。但是，本文是在理想的較小排氣背壓下進(jìn)行的，實(shí)際中串聯(lián)方案有可能增加排氣背壓，影響燃燒。串聯(lián)中動(dòng)力渦輪進(jìn)口溫度達(dá)到1085.34K，增壓器渦輪進(jìn)口溫度達(dá)到1228.45K，對(duì)渦輪材料高溫性要求高，需要考慮實(shí)際中