防爆柴油机排气歧管流场分析与结构优化.pdf

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1、第3期2013年6月内燃机InternalCombustionEnginesNO．3Jun．2013防爆柴油机排气歧管流场分析与结构优化王斌(中国煤炭科工集团太原研究院，山西太原030006)摘要：建立了防爆柴油机排气歧管内流场的CFD模型，应用计算流体力学分析软件FLUENT模拟排气歧管内部烟气的流动，得出烟气温度、速度和压力的分布状况。数值模拟结果表明，各缸分别排气时，防爆柴油机烟气模型基本符合排气要求，流动顺畅，温度分布较为合理，但在两个边侧位置存在强烈涡流。因此，为了降低压力损失，减小流通阻力，应对原有结构进行优化。结果表明，优化后的烟气模型边侧位置的强烈涡流消

2、失，流通阻力减小，速度分布更为均匀。关键词：防爆柴油机；排气歧管；流场分析中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1000—6494(2013)03—0013—03FlowFieldAnalysisandStructureOptimizationoftheFlameproofDieselEngineInnerExhaustManifoldWANGBin(TaiyuanBranchofChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorp，Taiyuan030006，China)Abstract：Inthispaper，aCFDmodelo

3、fexhaustmanifoldflowfieldinflameproofdieselengineisestablished．WiththeUSeofFLUENTsoftware，itiseasytosimulateexhaustgasflowandgetthedistributionsofflowfieldtemperature，speedandpressureintheexhaustmanifold．AsNumericalsimulationresultsshow，aftercombustioniscompletedinonecylinder，exhaustgasi

4、sclearedoutfromexhaustmanifold．Exhaustgasmodelofflameproofdieselenginebasicallymeetstheneedsofexhaustrequirements，andflowssmoothly．Inaddition，thetemperaturedistributionofitismorereasonable．However，thereexiststrongeddycurrentsintwosidepositions．Therefore，inordertoreducepressurelossesandde

5、creaseflowresistances，theoriginalstructureisoptimized．Theresultsshowthatstrongeddycurrentsintwosidepositionsdisappearintheoptimizedexhaustgasmodel，andflowresistancesdecrease．Furthermore，velocitydistributionismoreuniform．Keywords：flameproofdieselengine；exhaustmanifold；flowfieldanalysis0前言

6、煤矿无轨辅助运输给当今矿井辅助运输及综采工作面搬家带来革命性的变化，是影响矿井全员效率和煤矿生产安全的关键。防爆柴油机作为煤矿辅助运输的主要动力装置以其机动灵活性和安全性而13益受到重视，成为发展的潮流趋势。防爆柴油机排气系统由带冷却水套排气歧管、带冷却水套排气管、水洗箱和排气栅栏等组成。其中带冷却水套排气歧管是防爆柴油机的重要零部件，其分为内外两层，内层通烟气，外层夹套通冷却水，通过外层的冷却水循环来降低内层烟气的温度，在一定程度上降低了防爆柴油机的工作温度。计算流体动力学是用离散化的数值方法及计算机对流体无黏绕流和黏性流动进行数值模拟和分析。Fluent是目前比较流

7、行的商用计算流体动力学软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值计算方法和强大的前后处理功能，在汽车设计、涡轮机设计和航空航天等方面都有较为广泛的应用。我们采用三维建模软件UG7．5建立了防爆柴油机排气歧管内部的烟气模型，应用ANSYSICEMCFD软件对流场进行了网格划分，并导人FLUENT对烟气进行数值模拟和分析。当发动机稳态运转、各缸分别排气时，假设烟气为定常流动，得到烟气各处的温度、速度和压力分布情况，并根据分析结果对结构进行了优化。作者简介：王斌(1977一)，男，工程师，现主要从事无轨辅助运输及矿用防爆柴油机的设计开发工作。1控