第35卷(2013)第2期
性能与排放
荣油机 Diesel Engine
Vol.35(2013) No. 2
脉冲排气系统三维非定常流动的计算研究
朱战锋"，宋希庚"，刘艳朝”
（1.大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024；2.大连机车车辆有限公司，辽宁大连116024）摘要：采用三维非定常流动计算对某大功率六缸柴油机的脉冲排气系统进行了研究。计算物理模型采用Fluent多面体网格单元，排气管进口边界条件由发动机工作过程模拟软件GT-Power给定，瑞流模型采用标准k-8模型；结合对排气管开启、关闭时刻点以及排气最大流量点的分析，
探讨了该脉冲排气系统的流动特性；并提出了优化方案。关键词：柴油机；脉冲排气系统；非定常流动；数值模拟
中图分类号：TK421*.5文献标识码：A文章编号：1001-4357(2013)02-0009-04
ResearchonCalculationof3DUnsteadyFlowforPulseExhaustSystem
Zhu Zhanfeng',Song Xigeng',Liu Yanzhao"
(1. School of Energy and Power Engineering, Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116024;
2. Dalian Locomotive and Rolling Stock Co. Ltd., Liaoning Dalian 116024)
Abstract: Calculation of three-dimensional unsteady flow for the pulse exhaust system of a 6-cylinder diesel engine was carried out. For the actual exhaust manifold shape, the Fluent polyhedral mesh cells were used for calculating the physical model, the 1D GT-Power results for performance calculation were used as the boundary conditions of exhaust manifold, and the standard k model was used as the turbu-lent model. The flow mechanism of pulse exhaust system was discussed by analyzing opening points, clos-
ing points and max mass flow points of exhaust manifold, and the optimization program was given. Keywords: diesel engine; pulse exhaust system; unsteady flow; numerical simulation
0引言
排气系统的设计对发动机的性能有着重要的影响，不但会影响发动机的充量更换，对涡轮增压发动机而言，还将影响废气能量的利用。脉冲排气系统一般是三个缸连一根排气管，排气管做得短而细，每根排气管中的压力波连续且互不干扰[1]。和定压排气系统相比，脉冲排气系统可以更好地利用废气能量，增加进气密度，提高柴油机的经济性；同时，脉冲排气系统对排气的压力变化反应灵敏，从而可改善发动机的加速特性和转矩特性[2]。
目前，对排气系统的数值模拟大都采用一维非
定常流特征线法和非定常流有限体积法[3]。一维模拟可以反映压力和速度等参数在排气管中的传播、反射及干扰，但不能完全反映排气管形状和结构等对流动的影响。此外，对有缩口和管路较长的排气管一维非定常流动无法考虑管道截面速度和压力分布，难以对管道的形状进行完整的优化设计。因此，要完全了解发动机实际工作过程中排气系统的内部流动规律，必须采用三维非定常计算，从而为排气系统设计提供更准确的参考依据[4]。
发动机工作循环模拟
三维非定常计算所需要的边界条件在试验中不
收稿日期：2012-07-02；修国日期：2012-11-01
作者篇介：朱战锋（1988-），男，在读硕士，主要研究方向为内燃机报动与排放控制，E-mail：zhanfengzhu@yeah net.