基于AVLFIRE的柴油机试验台架排气系统内部流场的数值分析

时， 发动 机 的仃 效功 牢 仃效扭 矩 明 偏 低 ， 燃’ ： Ｉ ｝ ｛ ； ｝ ｌ ｊ 耗 率 明 趟 … Ｊ 额 定 ， Ｈ ． 试验 过 徉 ｒ 『 １ ， 排气僻 … 现 发红 的 象 、 ． 经过 以 ㈨ ， Ｊ 对比『 ｌ 『 ， 装 试验 台架 进 行 旧
ｋ Ｗ， 燃油｝ ｝ ｌ ｊ 耗
陔小 ｊ ： 等丁２ ６ ０ ｇ ／ ｋ Ｗ・ Ｉ １ ． 从 表 ３『 ｆ ｌ
可知 ，标 准 俞架 的测 越 … 的性 能 指 标测 量 值 接 近 没
定 值 ，存 合 ｒ ｌ ｉ ］ ｉ ｉ － …『 人 Ｊ ；ｆ Ｉ ＿ Ｉ 足 使川 原 装 的 发动 机 台架
关键词 ： Ａ ｖ Ｌ Ｆ Ｉ ＲＥ； 排 气 系统 ；流场 ； 数 值 模 拟
中图分类号 ： Ｔ Ｋ ４ ２ １ ． ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ７） ０ ７ — ０ １ ４ １ — ０ ５
通过 发 动 机 台架试 验可 以检查 出 厂产 品是 否 达
表 １ ＧＤ１ ９ ０柴油机 的设计 主要参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
到设计所要求 的动力性能 、经济性能以及可靠性指 标［ 】 １ 。随着 发 动机 行 业 的发 展 ， 当前 几 乎所 有 的发 动 机生产厂家都 同时生产多种机型 ，而每一 台发动机 出厂前都要进行台架试验 ，因此小型发动机厂台架
试 验 室都 具 有 多个 试 验 台架 ，而且 对 试 验 台架 的适
系统 内邶 Ｉ ｌ ｌ ａ ￣ ｌ Ｉ 十 勾 进 行 研 究 分析 ，找 … 影 响发 动 机性 能
＾蟓 排 Ｌ 媸 Ｂ啄 － 缃 收 装 排 ｔ 错 接
型 号的 发 动机 试验 ， 排 僻 接 头 的拆 装 较 为麻 烦 ，
图 １ 排 气 管 接 头 的 几 何 模 型
活性较低 ； ｝ ！ 『 Ｊ 使经过改进 ， 台 架 适 性 提 高 ， 但 试 验 数 据 表 明 台 架测 ｛ １ ｛ ＝ 准 确 度低 ，仃 必 要对 架 的 排 ｅ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ４ — ０ ２
作者简介 ： 李春红 （ １ ９ ９ ２ 一 ） ， 女， 瑶族 ， 广西平南人 ， 主要研究方 向为 ： 内燃机节能与排放控制 。 １ ４１
ＧＤ１ ９ ０柴 ｆ Ｉ Ｉ ｌ ： 机 额 定 ｒ 况 下 的额 定功 率 足 ７
用性要求越来越高 ，同时还需保证试验 的准确度 和 １ ． ２ 两种试 验 台 架 的简 单 介绍 精度 ， 不影 响发 动机 的性 能 。 进行小型发动机 台架试验时 ，常需要将发动机 Ｇ Ｄ１ ９ ０柴 油机是 小 功率农 用柴 油机 ， 在进 行 台架 气 缸 盖 上 的排 气 道 出 口与试 验 台 架上 的排 气 管 接 头 试验时 ， 存在排气管接头 的拆装 比较麻烦 、 流通特性 对 接 ， 以便 将 废气 排 入地 下 烟道 。测 功 机 的排气 管 座 不好等问题闭 。 为了保证试验的准确度和精度 ， 提高试 是 固定 在 测功 机 试 验 台上 的 ，而 不 同型 号 发 动 机从 验台架使用的灵活性 ， 对企业 的试验台架进行 了优化 曲轴 中心到气缸盖上的排气孔中心距离不一样 。原 设计 。本文提出了一种滑板式的排气管接头 ， 对试验 装 的试 验 台架 不适 用 于 Ｇ Ｄ１ ９ ０柴 油机 ，需 要 重 新设 台架排气系统内部流场进行三维仿真分析 ， 探讨排气 计排气管接头 ，并且每次要进行 Ｇ Ｄ １ ９ ０柴油机试验 管接 头 的结构对 排气 系统 流通 特性 的影 响 ， 并 与原 装 时 ， 需 要 更 换 与该 发 动 机 型号 对 应 的排气 管 接 头 ， 拆 的排气 管 接头进 行试 验对 比 ， 解决试 验 台架 排气 管 接 装 也 比较 繁琐 。 头结构不合理 ， 影响发动机性能的问题。
．
管接 头代替 原装 的排 气管接 头，建 立 了 Ｇ Ｄ１ ９ ０柴油机试验 台架排气 系统 的计 算流体动 力学 （ Ｃ Ｆ Ｄ）模型
应 用 ＡｖＬ
Ｆ Ｉ ＲＥ软件进行仿 真分析和对 比试验 ， 数值模 拟结果表 明， 滑板式排 气管接 头具有 良好 的流通特性和 较大排 气的质 量流 量， 但 流场 中存在 气体 流动 不顺 畅 ， 也有 明显的涡流存在 ， 对其结构尺寸进一 步优化 ， 保证试验 台架测试 的准确度 。
试验 台架测试的准确度 ，将 Ｇ Ｄ １ ９ ０ 柴油机与在标准 试 验 台架 上 测试 得 到 的性 能参 数 进 行对 比 。标 准 试 验台架 已经经过标定 ，其排气管是一根直径与排气 道相 同的弯管。
用 四 冲程 、 水冷 、 直 喷式 小 功 率 农 用 柴 油 机 ， 其 设 计 的主要 参 数表 ｌ 所示。
《 装备制造技术￣ ２ ０ １ ７ 年第 ０ ７ 期
基于 Ａ Ｖ Ｌ Ｆ Ｉ Ｒ Ｅ的 柴 油 机 试 验 台架 排气 系统 内部流场 的数值分 析
李 春红 ， 韦海燕
（ 广西大学机械工程学 院， 广西 南宁 ， ５ ３ ０ ０ ０ ４ ）
摘 要： 针对小型柴油机试验 台架排 气管接 头拆装麻烦 、 流通特性 不好 、 影响 测量准确度等 的问题 ， 提 出采 用滑板 式排 气
从 试 验 台架 的适 用性 出发 ，对 原 排气 管接 头 进 行 了改装 ， 并进 行 台架 试验 ， 原 排气 管 接 头 和原 结 构 改 装排 气 管 接 头 的几 何 模 型如 图 １ 所示 。 为 了确 保
１ 原装 台架和标准 台架 的试 验对 比
１ ． １ 试 验用 发动 机 的简 单介 绍 本文采用 的 Ｇ Ｄ １ ９ ０柴 油 机 ， Ｇ Ｄ １ ９ ０柴 油 机 是 采