本文關(guān)鍵詞：防爆柴油機排氣系統(tǒng)數(shù)值模擬分析

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【摘要】：防爆柴油機一般應(yīng)用于煤礦井下等易爆場所，為運輸、裝載等機械作業(yè)提供動力，它區(qū)別于一般柴油機的不同之處主要在以下幾個方面：防爆柴油機對機體的表面溫度有嚴格規(guī)定；進排氣系統(tǒng)加裝有阻火裝置；排氣系統(tǒng)加裝廢氣處理裝置；有保護停機裝置。其中防爆排氣系統(tǒng)中防爆元件的增加，帶來了排氣阻力，降低了其功率和轉(zhuǎn)矩；同時這些防爆元件在使用過程中因結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或余量太多，為裝有防爆柴油機的車輛的使用帶來了諸多不便。 本文以某型六缸防爆柴油機排氣系統(tǒng)為研究對象，立足于防爆柴油機使用中發(fā)現(xiàn)的一些問題及其排氣系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，較為系統(tǒng)地研究了該六缸機排氣系統(tǒng)中的水夾套排氣歧管、廢氣處理水箱，為今后防爆排氣系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計、結(jié)構(gòu)改進等工作提供了依據(jù)。本文主要工作有： 1）利用GT-SUITE系列軟件依次建立了進排氣防爆柵欄、進氣歧管、水夾套排氣歧管、廢氣處理水箱、柴油機本體等的管狀化模型，并對防爆柴油機進行了一維仿真計算； 2）通過分析發(fā)動機示功圖，對比功率、轉(zhuǎn)矩、排氣背壓等的仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)，驗證了GT-SUITE軟件建立的發(fā)動機模型的合理性； 3）分析了國內(nèi)廠家設(shè)計的水夾套排氣歧管的結(jié)構(gòu)形式，及干式和濕式排氣防爆系統(tǒng)中核心部件廢氣處理裝置的不同結(jié)構(gòu)形式，并在此基礎(chǔ)上利用UG和GAMBIT軟件建立了本文用到的水夾套排氣歧管和廢氣處理水箱模型； 4）利用ANSYS軟件對水夾套排氣歧管進行了靜力分析和結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，了解了它在受力時的模態(tài)； 5）在FLUENT軟件中對水夾套排氣歧管的四種有代表性的曲軸轉(zhuǎn)角點對應(yīng)的工況做了流線、溫度場、壓力場、速度場等分析，并給出了改進方案；結(jié)合FLUENT軟件中對傳熱問題、湍流流動、多相流問題的處理方法，利用其瞬態(tài)仿真技術(shù)及前文得到的邊界條件，對四種廢氣處理水箱模型分析對比，根據(jù)其結(jié)果闡述了各自的流動情況。
【關(guān)鍵詞】：防爆柴油機 排氣系統(tǒng) CFD分析 模態(tài)分析 優(yōu)化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD40;TK423
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 選題目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-13
• 1.2.1 國外防爆柴油機及排氣防爆技術(shù)的現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 我國防爆柴油機及排氣防爆技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-16
• 第二章 防爆柴油機排氣系統(tǒng)模擬的理論基礎(chǔ)16-22
• 2.1 軟件簡介16-18
• 2.1.1 GT-POWER 軟件的特征及功能16-17
• 2.1.2 FLUENT 軟件的功能和特點17
• 2.1.3 求解過程17-18
• 2.2 流體力學簡介18-20
• 2.2.1 研究方法18
• 2.2.2 控制方程18-20
• 2.3 傳熱燃燒模型20-21
• 2.3.1 傳熱方程20-21
• 2.3.2 燃燒方程21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 發(fā)動機一維模型的搭建與驗證22-34
• 3.1 防爆柴油機模型的搭建22-26
• 3.1.1 發(fā)動機主要技術(shù)參數(shù)22-23
• 3.1.2 進排氣管路的物理模型23-26
• 3.2 模型驗證26-29
• 3.3 模擬計算結(jié)果及分析29-33
• 3.3.1 排氣歧管的邊界條件29-32
• 3.3.2 廢氣處理水箱的邊界條件32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 水夾套排氣歧管的模態(tài)及流場34-50
• 4.1 防爆柴油機排氣歧管的定型34-36
• 4.1.1 已有的結(jié)構(gòu)形式34-35
• 4.1.2 本文采用的結(jié)構(gòu)35-36
• 4.2 排氣歧管模態(tài)研究36-42
• 4.2.1 建立有限元模型36-38
• 4.2.2 模態(tài)分析方法38
• 4.2.3 有限元結(jié)果分析38-42
• 4.3 流場分析與優(yōu)化42-48
• 4.3.1 湍流方程42-43
• 4.3.2 網(wǎng)格及邊界條件43-45
• 4.3.3 計算及分析45-46
• 4.3.4 優(yōu)化過程及結(jié)果46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 廢氣處理水箱流場分析50-72
• 5.1 防爆柴油機尾氣處理裝置50-52
• 5.2 多相流模型52-55
• 5.2.1 選擇多相流計算模型52-53
• 5.2.2 混合物模型中的數(shù)學模型53-55
• 5.3 廢氣處理水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計55-57
• 5.3.1 廢氣處理水箱內(nèi)的傳熱55
• 5.3.2 廢氣處理水箱中的水容量55
• 5.3.3 廢氣處理水箱的基本假設(shè)55-56
• 5.3.4 本文的廢氣處理水箱結(jié)構(gòu)56-57
• 5.4 計算模型的選擇57-60
• 5.4.1 網(wǎng)格劃分及材料屬性57-58
• 5.4.2 湍流模型與第一相的選擇58
• 5.4.3 邊界條件的設(shè)置58-59
• 5.4.4 求解方法59-60
• 5.5 收斂判斷標準60-62
• 5.6 結(jié)果分析62-70
• 5.6.1 改進前的分析結(jié)果62-65
• 5.6.2 改進后的分析結(jié)果65-70
• 5.7 本章小結(jié)70-72
• 第六章 全文工作總結(jié)72-74
• 6.1 研究工作總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1100565