第5期（总第238期） 2018年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
气动汽车减压装置能耗及流场分析
王三武，夏德印，王华奥，邹琳，金华胜
（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070）
No 5 (Serial No 238)
Oct2018
摘要：以气动汽车减压装置为研究对象，运用Simulink对节流减压和容积减压装置减压过程可用能损耗进行
仿其分析，并送用Fluent对节流减压和二级客积式减压过程进行流场分析。分析结果表明：节流减压装置减压过程可用能损耗高达27%～59%，在30MPa气源压力和3MPa出口压力的最常用工况下，能量损耗高达40%，能耗偏大；容积式减压较节流减压能耗损失减少了6%～22%，节能效果明显；节流减压装置减压过程较稳定，能稳定输出压力，节流效果明显；二级容积减压装置的第二级相对于第一级减压容器内气体压力场及速度场分布更均匀，减压过程更加稳定。
关键词：气动汽车减压装置；节流减压；容积减压能耗分析；流场分析 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 05 007
中图分类号：TH138
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)05-0037-06
气动汽车是一种新型无污染绿色汽车。法国的 MDI公司已经研制出自行设计的以压缩空气为动力的气动汽车样机，LinLIU，XiaoliYU等口也探究了气动汽车的可行性，均说明了气动汽车的可行性及其优势。但不可否认的是气动汽车还有很多自身的缺点需要克服，如气动汽车减压过程气体可用能损失过大是制约气动汽车发展的重要因素之一。
很多学者对高压气动减压装置进行了设计、改进及能耗分析等研究。何为、吴玉庭等2]采用有效能分析法对如何降低气动汽车减压过程的能耗等进行了分析，得到气动汽车各种能效损失中减压装置引起的可用能损耗占有的比例最大的结论。张远深、宋有明等3对氢能源动力汽车的高压气动减压阀进行了结构优化及特性分析，通过对减压阀的各个主要部件进行分析·优化了该阀的结构，设计了一种动态性能良好的新型高压气动减压阀。贾光政等研制了应用于气动汽车的高压气体容积减压装置，介绍了该装置的组成和工作原理并进行广实验研究，证明了该高压气动容积减压装置具有良好的减压、稳压效果。丁卫华、刘昊等5应用可用能分析方法，对气动汽车动力系统主要环节的可用能消耗进行了分析，仿真计算结果表明，节流减压可用能损耗约占各环节能耗值的50%。周杰、王建华"对气体从高压气瓶到做功排出的整个过程进行了研究。
收稿日期：2018-04-19；修回日期：2018-08-17
阁耀保、陈洁萍等了分析了车载超高压气动减压阀的工作机理、基本特性及其影响因素。间耀保、沈力等]采用计算流体动力学方法并利用Gambit及 Fluent软件对某氢能源汽车两级高压气动减压阀进行了流场分析，
国内外很多学者对气动汽车减压装置做功过程中的能耗和流场进行了分析，但是针对减压装置能耗过大和流场稳定性不高等方面的改进研究较少。本研究在前人研究的基础上进行了更加全面深人的研究，对目前气动汽车上比较常用的节流减压装置进行能耗分析，设计了新型容积式减压装置，对此减压装置的能量损耗和节流减压作了对比，提出了二级容积减压装置，并对节流减压和二级容积减压装置进行了流场分析。
1节流减压装置能耗与流场分析 1.1能耗分析
1.1.1可用能损耗数值计算
气动汽车一般常用的减压方式是利用减压阀等节流元件使高压气体在流动过程中与节流口产生摩擦以消耗气体能量来实现减压，这种减压方式称为节流减压。这种减压方式会发生不可逆转的压力损失，在节流减压过程中流体和外界环境交换的热量很少，一般视为绝热节流减压。所以节流减压过程
基金项目：国家工信部智能制造项目（政府收支分类2159999）；柳州市科技攻关项目（2017AA10102）
作者简介：王三武（1959一），男，教授，硕士，主要研究方向为数控技术与CAM技术研究；Wangsw@whuteduen