相继增压控制阀流动特性研究

论文摘要

在相继增压系统中,控制阀是相继增压控制系统的关键部件。选择合适的阀门,是保证相继增压正常工作的前提。相继增压控制阀选型在我国尚无标准可循,本文对相继增压控制阀的控制要求作了分析,结合相继增压的特殊工作环境提出了阀门选型要求,并且进行了阀门种类选择。对相继增压控制阀口径选择计算方法进行了研究,并对某型相继增压柴油机的系统控制阀进行了阀门口径计算。本文利用FLUENT软件分别建立了相继增压系统燃气阀、空气阀和旁通阀等安装管道及阀内流道三维模型,并且采用κ-ε湍流数学模型和SIMPLE算法进行了三维稳态流场的计算分析,得到不同类型和不同口径的阀门安装在进排气管中的稳态流场分布。对计算结果进行后处理,得出总压恢复曲线、湍流动能变化曲线和总压损失曲线,通过分析计算结果进行了相继增压控制阀方案的选择,验证相继增压控制阀口径计算方法。燃气阀开启瞬间排气管内压力变化剧烈,易导致受控增压器与非受控增压器的流量不平衡,引起增压器喘振。本文应用流场数值模拟的方法,对阀门开启瞬间的排气管模型进行了瞬态流场计算分析,取得了与相关文献相近的结果,为管道系统的设计、改进及优化提供了依据,为今后进一步研究打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 相继增压系统研究的发展状况
• 1.3 相继增压原理及相继增压控制阀的发展和现状
• 1.4 本文所做的工作
• 第2章 相继增压控制阀选型
• 2.1 相继增压控制阀的阀门类型
• 2.2 蝶阀简介
• 2.2.1 蝶阀概述
• 2.2.2 蝶阀的结构形式
• 2.3 阀门口径的选择
• 2.3.1 流量系数
• 2.3.2 流量系数计算公式的改进
• 2.3.3 相继增压控制阀口径计算方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 计算模型和计算方法
• 3.1 湍流理论
• 3.2 控制方程
• 3.2.1 连续方程
• 3.2.2 运动方程
• 3.2.3 能量守恒方程
• 3.2.4 状态方程
• 3.2.5 湍流数学模型
• 3.3 网格的生成
• 3.3.1 网格生成概述
• 3.3.2 混合网格生成
• 3.4 控制方程的离散
• 3.5 计算方法
• 3.5.1 稳态计算中的SIMPLE算法
• 3.5.2 瞬态计算中的SIMPLE算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 阀门内部流道稳态流动计算
• 4.1 前言
• 4.2 网格划分
• 4.3 燃气阀稳态流场计算
• 4.3.1 额定转速工况峰值参数为边界条件的流场分析
• 4.3.2 柴油机不同转速下燃气阀的流场计算
• 4.3.3 计算结果分析
• 4.4 燃气阀选型试验设计
• 4.4.1 试验台改造
• 4.4.2 参数的测量及数据处理方法
• 4.5 空气阀流动阻力计算
• 4.6 可调节旁通阀稳态流场计算
• 4.6.1 旁通阀稳态流场计算
• 4.6.2 旁通阀的调节控制
• 4.7 本章小结
• 第5章 燃气阀内部流道瞬态流动计算
• 5.1 非稳态流场数值计算
• 5.1.1 网格划分
• 5.1.2 边界条件
• 5.1.3 计算初始化
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 阀板逆时针旋转非稳态流场计算结果
• 5.2.2 阀板顺时针旋转非稳态流场计算结果
• 5.2.3 两种方案的比较
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D
• 附录E