渦輪復合柴油機工作過程仿真及動力渦輪流場分析.pdf

1、隨著車輛節(jié)能問題和排放法規(guī)的不斷嚴格，廢氣渦輪增壓技術成為了發(fā)動機節(jié)能減排的重要手段。然而，傳統(tǒng)的廢氣渦輪增壓發(fā)動機中普遍存在低速工況時扭矩不足，部分負荷時經(jīng)濟性差，以及起動、加速性能差，尾氣排放溫度高。
　　新型的渦輪復合發(fā)動機，將旁通補燃系統(tǒng)與動力渦輪相結合，不但可改善發(fā)動機低速時扭矩特性及加速性，而且還能滿足不同工況的高低功率要求。這種渦輪復合發(fā)動機的動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

2、機的總功率和總效率。
　　本文將通過數(shù)值模擬的方法研究渦輪復合柴油機的性能，主要探討高功率模式渦輪復合柴油機的串聯(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的結構參數(shù)，滿足柴油機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，使動力渦輪輸出功率達到最大，為臺架實驗提供理論指導。
　　本文采用一維仿真軟件 GT-POWER做整體性能分析和參數(shù)匹配計算，關鍵部件的詳細仿真采用三維 CFD計算軟件，一維仿真得到的進

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原機仿真模型，包括氣缸模型、噴油器模型、曲軸箱模型、中冷器模型、進排氣管模型和增壓器模型。將模擬計算結果與原機試驗數(shù)據(jù)進行對比，校核和驗證模型的正確性。在原機的基礎上添加旁通補燃系統(tǒng)和動力渦輪，分別建立復合渦輪聯(lián)合循環(huán)柴油機的串聯(lián)方案模型和并聯(lián)方案模型，對這兩種方案在標定工況（轉速2100r/min）進行仿真運算，得到相應的壓比、膨脹比、流量、動力渦輪功率

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。在對結果優(yōu)化分析的基礎上，提出最佳方案。
　　結果表明，串聯(lián)和并聯(lián)方案都存在最佳動力渦輪輸出功率，串聯(lián)方案從整體上比并聯(lián)方案有優(yōu)勢，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行的，實際中串聯(lián)方案有可能增加排氣背壓，影響燃燒。串聯(lián)中動力渦輪進口溫度達到1085.34K，增壓器渦輪進口溫度達到1228.45K，對渦輪材料高溫性要求高，需要考慮實際中