新型甲醇油气混合器的研究 新型甲醇油气混合器的研究

新型甲醇油气混合器的研究

  • 期刊名字:机械管理开发
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  • 论文作者:苗勇毅
  • 作者单位:中北大学机电工程学院
  • 更新时间:2020-03-17
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论文简介

第24卷第2期(总第107期)机械管理开发2009年4月Vol.24 No.2 (SUM No.107)MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTApr.2009新型甲醇油气混合器的研究苗勇毅(中北大学机电工程学院,山西太原030051)[摘要]随着对汽车节能和环保的要求日益提高,发展汽车代用燃料已经成为必然。甲醇是一种比较理想的代用燃料,为了实现甲醇裂解气在发动机进气道内充分混合,设计了不同结构的混合器。利用计算流体力学软件luent,对混合器内流场进行模拟计算;最终结果表明能够更好地满足裂解气和空气的混合要求。(关键词]裂解气;计算流体力学;混合器[中圈分类号] U464.136 [文献标识码] A [文章编号] 1003-773X(2009)02- 0017-020引言界条件,工作压力为93 kPa。次流为甲醇作为另一个压计算流体力学(CFD)是用离散化的数值方法及电.力入口边界条件,工作压力为85 kPa。子计算机对流体无粘绕流和粘性流进行数值模拟和分2.1 建模及划分网格析的学科"。计算力学的分支有:无粘绕流,包括低速利用建模软件将内部流场模型导人GAMBIT软件流、跨声速流、超声速流等;粘性流动包括湍流、边界层中,生成计算网格见图2。流动等。计算流体力学是为弥补理论分析方法的不足,由于建模伊始模型以一个而于20世纪60年代发展起来的,相应地形成了各种单元体导人GAMBIT,所数值解法,主要是:有限差分法和有限元法。以应用TGrid划为三维四随着对汽车节能和环保的要求日益提高,发展汽车面体网格。考虑到运算的代用燃料已经成为必然。甲醇是一种比较理想的代用燃精度和计算时间,网格间料,可以用于汽车内燃机和汽车燃料电池。由于甲醇和距在interval size为1的汽油在物化性质方面存在一些差异,不得不改进进气系情况下自动划分整个实体圈2混合器的网格模型统。本文作者以车用492汽油发动机为基础,根据混合网格。器内部流场,对油气混合器进行全面改造和调整。2.2控制方程1引射器在定义控制方程前,我们先对引射器内的气流做引射器是引射混合器的简称,它把不同压力的两出一些假设:1)内部气体满足牛顿内摩擦定律。2)流股流体经同向混合,形成一种中间压力的流体。其中,体温度是常温状态。3)其内部流场为稳态湍流。4)引低压流体有时可以处于大气环境中。它的工作特点是射器璧面上满足无滑移边界条件。对动量方程组进行泵抽次流(燃气)或提高次流压力。主流(空气)从主喷管雷诺平均后,再引人湍流模型研究“平均运动”,是解决喷出,进入混合管。在混合管的进口,把主流的压力能工程中湍流问题的常用方法。根据以上假设,我们采用变成动能,静压降低到低于次流的总压。在混合管内,K-ε双方程求解湍流扩散问题;它有实用范围广、经济主流的压力能逐渐恢复,使整个混合管的静压逐步获.及合理的精度,它是个半经验的公式,是从试验中总结得提升。本文以常用的文丘里(Venturi) 喷管为基础,出来的。使用k-ε湍流模型解决问题时,控制方程包结合引射混合器,分析设计一种新型的应用于汽油机括:连续性方程和动量方程,运输方程和k-ε方程4。的燃气混合器。2.3边界 条件2引射器的内部流场计算对于混合器的两个进口边界条件均为压力入口边根据文丘里喷管混合界,其中:人口一的甲醇组分为0.99,空气组分为0。人.器,我们简化地得到普通口二的空气组分为0.99,甲醇组分为0。在混合器的出的引射喷管混合器内部流口为压力出口条件,压力为80kPa,空气和甲醇的组场模型(见图1)。应用分各占50%。fluent 软件的transport&2.4原始结构计算结果分析reaction功能,模拟单相多原混合器结构中,引射管内的甲醇被吸人后,由于组分的混合计算。主流为人口处气流量大、流速快,甲醇和空气混合过程的空间空气,作为一个压力人口边圈1 混合 器内部流场模型短小;大部分气体未经混合就被高速气流吹到出口,导收稿日期: 2009-01-20作者简介:苗勇較(1980-),男,山西太原人,中北大学在读硕士研究生研究方向:车辆电子与信息技术。.17●第24卷第2期(总第107期)机械管理开岌2009年4月致甲醇在出口圆面径向上的质量分布稀疏见图3。以.成混合;在出口平面内,以圆心为0点,从正负12.5出口圆面为平面,圆心为0点,距离0点到正负20mm的同心圆上开始,甲醇的质量分数开始增加。在半mm处的甲醇质量系数小于30%,见图4。由于高速气径20mm的圆上,质量分数已经达到50%,见图7。相流作用,在主流的两翼会出现低压漩涡见图5。这种涡应气流通道内的流速和压力分布,见图8。流虽有利于主流和次流在边界处的混合,但是主流中心处的主流和次流运动了没有充分的混合。一(a)气流通道 截面内(b)混合器出口面内圈6甲醇质量分布围-----(a)气流通道截面内(b) 混合器出口面内圈3甲醇质 分布圈圉7出口圆面径向的甲醇分布图圈4出口圆面径向的甲醇分 布图子a) 气流通道内甲醇的流速(b) 气流通道内气体压力的圄8甲醇的流速分 布图和气体的压力分布围--4结(a) 气流通道截面内甲醇的流速(b) 气流通道内气体的压力改进后的混合器可以实现气体更好地混合,混合圄5甲醇的流速分布图和气体的压力分布圈的结果增大了甲醇裂解气在混合器出口的质量系数。3改进结构为使主流和次流在出口中心处,进行一定的融相对前一种结构,更适合于大进气量时的空气和甲醇合,提高出口面内主流中心处的甲醇质量分数,在第裂解气的混合。参考文献一个模型的基础上加装-一个挡块,使得挡块背面形成[1]张建立,张国忠.CFD在汽车空气动力学研究中的应用[J].低压漩涡;并将挡块和甲醇人口处的静压减小,形成沈阳大学学报, 2006(04):15-18.较低的负压,可以更好的增大甲醇的进气量,见图6。[2] 唐晓寅.工程流体 力学[M]重庆:重庆大学出版社,1997.出口处形成低压的主流和甲醇在主流中心更好地形Study of New Methanol Gas MixerMIAO Yong-yi(School of Mechatronic Engineering , North University of China, Taiyuan 030051 ,Shanxi)[Abstract] In order to fulfll dissociated methanol gas mixed in inlet system scestilly, dfferent kinds of mixers were designed,computational fluid dynamics theoretic and fluent sofware was used to calculate it inner field, at last new mixer is up to snuff and used on board.[Key words] Dissociated methanol gas ;Computational Fluid Dynamics; Mixer山西省机械工程学会事理事长黄庆教授荣获国家技术发明二等奖太原科技大学副校长、现代轧制技术与装备学科首席带头人、我会剮理事长黄庆学博士(享受国务院特殊津贴)。主要研发方:向是:接触问题边界之方法研发、轧制装备结构优化设计及现代轧制理论技术研发等。在最近的2008年度国家科技奖励大会上,↑他主持完成的重大科技项目“一种空间机构大型钢板滚动剪切机”获国家技术发明二等奖。此外,还以第一完成人身份获省部级科技进步-等奖2项,二等奖1项,被山西省授予科技专定等荣誉称号。(转摘自<山西省机械工程学会动态>2009年第1期第4页)ktt.............t.tttttet218 .

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