气体机迷宫式油气分离器数值模拟研究

发布时间：2017-08-22 12:08

  本文关键词：气体机迷宫式油气分离器数值模拟研究

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【摘要】：随着中国日渐严格的国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ柴油机排放法规颁布,把曲轴箱排放物再吸入燃烧室内参与燃烧的闭式曲轴箱强制通风系统成为重要技术。本文分析了现代计算流体力学方法在油气分离器数值模拟中的应用,根据工程实际,构建采用孔板与挡板结构相配合、粗滤和精滤相结合的迷宫式油气分离器几何模型并进行网格划分；就气相场模型和离散相模型进行相关边界条件设定。分别研究边界条件和结构参数的变化对分离效率和压力损失的影响,结果表明,油滴撞击壁面使其速度急剧减小并吸附在壁面上的碰撞过程是油气分离的重要机制。分离器的分离效率随油滴粒径的增大而增大,分离效率和压力损失都随窜气量和出气口真空度的增大而增大,随孔板和挡板之间间距、粗滤孔孔径和精滤孔孔径的增大而减小,而一定范围内的温度变化和窜气中机油含量浓度变化对分离效率的影响不明显,相对于直孔,渐扩孔对油气的分离不利,孔板上渐缩孔形状能小幅度提高分离效率。基于上述研究,权衡分离效率和压力损失两个相互矛盾因素,进行新迷宫式油气分离器结构尺寸设计,并进行试验验证,新迷宫式油气分离器在100L/min、122L/min和179L/min窜气流量下的分离效率分别达到79.8%、83.3%和86.7%。对窜气量122L/min工况下的微观场进行计算分析,认为分离器板间空腔有利于漩涡的形成,粗滤孔板孔的位置对气流速度影响较大,精滤孔板中每个孔气流速度受位置影响较小而均匀分布；湍流耗散率主要发生在精滤孔板及其挡板处,粗滤处的压力损失主要发生在孔板和挡板之间的间隙,精滤处压力损失主要发生在孔板前后位置,精滤孔板处压力损失约为粗滤孔板和挡板之间压力损失的3倍。滴径越小随流性越好越不易分离,滴径越大越易分离,与原分离器相比,粒径为3μ m分离最好并升高率达到3%,压力损失减小了121pa。本文的研究旨在创新气体机迷宫式油气分离器两相流分离机理研究,力图为油气分离器油滴分离效率的提升提供贴近工程实际的理论指导和方法支持。
【关键词】：气体机 迷宫式油气分离器 两相流模型 分离效率 压力损失
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 曲轴箱通风系统面临的问题及重要性10-11
• 1.2 发动机油气分离器作用机理及应用11-16
• 1.2.1 发动机油气分离器作用机理11-15
• 1.2.2 发动机油气分离器的应用15-16
• 1.3 迷宫式油气分离器研究现状16-22
• 1.3.1 试验研究现状17-19
• 1.3.2 模拟研究现状19-22
• 1.4 研究内容及意义22-24
• 第二章 数值模型构建24-39
• 2.1 油气分离器几何模型的建立和网格划分25-27
• 2.1.1 油气分离器的结构25-26
• 2.1.2 计算区域几何模型的建立及网格划分26-27
• 2.2 气相场模型理论27-34
• 2.2.1 气相湍流控制方程27-28
• 2.2.2 湍流模型的选择及近壁模型的确定28-31
• 2.2.3 气相场的离散格式及压力插补格式31-33
• 2.2.4 气相场的压力与速度耦合算法33
• 2.2.5 气相场边界条件的确定33-34
• 2.2.6 气相场初始条件的确定34
• 2.3 离散相建模理论34-38
• 2.3.1 气液两相流模型选择34-36
• 2.3.2 液滴碰壁模型36
• 2.3.3 离散相模型的设定36-37
• 2.3.4 离散相边界条件的设定37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 油气分离器性能的影响因素研究39-52
• 3.1 油气分离器分离效率的影响因素分析39-46
• 3.1.1 油滴直径的影响40-41
• 3.1.2 窜气流量的影响41-42
• 3.1.3 窜气温度的影响42
• 3.1.4 机油含量的影响42-43
• 3.1.5 分离器出气背压的影响43-44
• 3.1.6 孔板与挡板距离的影响44
• 3.1.7 过滤孔的孔径大小的影响44-45
• 3.1.8 过滤孔形状的影响45-46
• 3.2 油气分离器压力损失的影响因素分析46-49
• 3.2.1 窜气流量的影响47
• 3.2.2 孔板与挡板之间的间隙的影响47-48
• 3.2.3 过滤孔的孔径大小的影响48-49
• 3.3 新迷宫式油气分离器参数的选定及新旧油气分离器性能比较49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 新迷宫式油气分离器的验证及内部流场分析52-76
• 4.1 新迷宫式油气分离器的试验52-56
• 4.1.1 试验台架布置52-53
• 4.1.2 试验方案53
• 4.1.3 试验步骤53-54
• 4.1.4 试验结果及分析54-56
• 4.2 新迷宫式油气分离器模型计算与试验结果对比56-58
• 4.3 气相流场计算结果分析58-73
• 4.3.1 气相场的流线分析59-60
• 4.3.2 气相温度场分布特性60-63
• 4.3.3 气相速度场分布特性63-67
• 4.3.4 气相压力场分布特性67-70
• 4.3.5 气相湍动能及其耗散率分布特性70-73
• 4.4 两相流场的数值模拟结果分析73-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 全文总结与工作展望76-79
• 5.1 全文总结76-78
• 5.2 工作展望78-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间发表论文情况85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁宁;信曦;张小矛;陈明;徐政;李建国;杨洋;;车用发动机油气分离器的数值模拟研究[J];上海汽车;2014年03期

2 陈然;崔光超;郭洪山;金U，

本文编号：719047