礦用防爆柴油機進氣系統(tǒng)數值模擬與優(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,防爆柴油機膠輪車作為先進的礦用輔助運輸工具,其需求量也隨之急劇增加,導致煤礦井下的通風環(huán)境受到污染。為了降低防爆柴油機膠輪車的污染排放,研究防爆柴油機的污染排放規(guī)律和提出有效降低污染排放的技術措施,具有重要的實際工程意義。本文對4105型柴油機防爆改造前后的動力性能進行了實驗研究,并將防爆柴油機進氣系統(tǒng)對其污染排放的影響規(guī)律的數

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

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

4、研究了不同導流罩擴散角時進氣系統(tǒng)內流場的變化規(guī)律,當4105型柴油機的導流罩擴散角從146°增大到155°時,進氣系統(tǒng)的阻力減小到4.361kPa,優(yōu)于原有結構4.72％。當減小擴散角到139°時,所減小的阻力明顯不如原結構。
　　 3)研究了進氣管長度變化對進氣系統(tǒng)流動阻力的影響,進氣管長度為60mm時,氣體平穩(wěn)流動,能夠減弱氣體的回流現(xiàn)象,有效地降低進氣阻力,當管長縮短為24mm時,引起的湍流動能值最大,故其湍流運動最劇烈,