增压天然气发动机进气系统分析与优化.pdf

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1、第2期2016年4月内燃机IntemlCombustionEnginesNo．2Apr．2016增压天然气发动机进气系统分析与优化徐亮1，马哲树1，蒋爱民2(1．江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江212003；·2．江苏安泰动力机械有限公司，江苏靖江214500)摘要：为了提高天然气发动机的动力性及经济性，采用有限体积法进行数值计算和分析，以某型号天然气发动机为研究对象，利用一维流体力学仿真软件建立发动机的仿真模型，并通过试验数据进行验证。分析了发动机进气总管长度和直径对发动机性能的影响，并对原机的迸气总管结构参数进行优化。结果表明。优化后的发动机最大扭矩提高了54

2、0．9N·m，耗气率降低了5．456∥偎w·h)，而功率与原机基本保持一致。关键词：燃气发动机；结构参数；优化中图分类号：TK431文献标识码：A文章编号：1000—6494(2016)02—0033—04№bSys咖劬舳锄d刚mi删佃0f№删哪ng‰En咖XULiaIl91，MAZheshul，JLANGAimin2(1．Sch00lofEneEg)，蛐dPowerEn舀neering，JiangsuUniversityofscienceaIldTechnolog)r，Zh6njiang212003；2．JiaIlgsuAntaiPowerMachineryCo．，Lt

3、d．，Jin舀iang214500)Abstract：InordertoimpmvethepowerandeconomyofnatllImgasen百ne，t}leauthorusest}le6rIitevolIlⅡlemethodtomakenumericalcalculation蚰danalysis．TakingamodeIforthestudyofthegasen舀ne，tllemodelofgasen百neisestablishedarIdverifiedbyexperimentaldata．Thispaperanalyzestlleiflfluenceofthe

4、length锄ddi锄eterofen舀neintakemanifold，optimizestllecoIlfi昏lrationpar岫ete璐oftIleori舀nalen西ne．Theresultsshowedt王latt}lemaximumen百netorcIIleincre鹊edby540．9N‘m，g鹊consumptionwasreducedby5．456g，(kW’h)，whilepowerisconsistentwiththeoriginalen百ne．KeywoHb：g鹊en西ne；co—i舭tionparameter；optimizationO引言进排

5、气管结构设计对发动机的充气效率影响较大，而充气效率又影响发动机的经济性、动力性和排放性⋯。因此，为了获得较好的动力性和经济性，对发动机进气系统进行优化改进显得格外重要Ⅲ。文献[3】中选用可变容差法来优选谐振系统的结构参数。文献【4】中钱耀义提出了简化的数学模型，将发动机的各个部件作相应简化，例如将实际机型的进气管用当量直管来代替。文献[5】中刘敬平对几组不同的进气系统结构进行优劣评价，并得出了进气管结构参数对发动机性能影响的规律曲线。作者简介：徐亮(1989一)，男，江苏连云港人，硕士生，主要从事船用可替代燃料发动机及其工作过程数值模拟和优化。收稿日期：2015—10—0

6、9我们以某型号船用增压天然气发动机为研究对象，以一维计算流体力学为基础，采用有限体积法进行数值计算和分析，运用GT—Power发动机仿真分析软件建立模型，并通过实际试车记录的数据对模型进行标定。针对发动机进气特性的仿真计算理论、目标发动机仿真模型的建立及准确度验证、进气管结构参数对整机性能的影响等几个方面展开了研究。最后在研究结果的基础上，提出了提升发动机动力性和经济性的优化方案”81。1发动机仿真模型的建立和验证1．1仿真模型的建立本研究对象为一台直列、八缸天然气发动机。该天然气发动机采用天然气和空气增压中冷后进气总管前端单点混合的进气方式，发动机主要技术参数见表1。在

7、已知该发动机基本参数的基础上，将发动内燃机2016年4月表1发动机基本技术参数项目参数发动机型式迸气方式缸径×冲程／(mm×mm)压缩比排量／L点火顺序连杆长度，mm增压比各缸排气温度，cc燃气消耗率，(g·kw～·h。1)直列，八缸，四冲程缸外预混，增压中冷300×38012：l2151—5—7—3—8—4—2—67602．8≤500234机简化为七个模块，它们分别是进气、排气系统、涡轮增压器子系统、中冷器子系统、气缸子系统、曲轴箱子系统、环境边界及连接管路子模块一一”。在以上假设的基础上，按照实际发动机的结构布置，建立发动