柴油机排气管恒温进气的内流场数值模拟 - 图文-

1、 杭州电子科技大学学报2009矩湍动能耗散率,Th为湍动粘度可表示为k与的函数。Cl,C2为经验常数,Prl,Pr分别为k,对应的'randtl数。计算区域的边界条件分为人口边界,出口边界和壁面条件:人口边界在速度进口,流体为空气,根据实验情况取速度v=35m/s,温度T=500K;湍动能k=妄二12/3(u12,湍流耗散率=c。拼午;出1:3边界总管的两端都选用OUTFLOW(出流条件;壁面条件,固体表面采用无滑移条件,材料为炭钢,温度T=300K。对近壁网格点则选用标准壁面函数法处理。1.3计算结果分析在利用FLUENTN模拟的时候,选用了分离式求解器,计算方法采用SIMPLEC,

2、能量方程使用二阶迎风格式,计算迭代了将近200次收敛,计算精度为0.001。柴油机尾气在压力的作用下进入排气管道,在与支管壁及总管壁发生碰撞后,部分气流方向发生改变,一部分向总管出口方向流去,另一部分则成为回流向总管上游方向流去,这将引起气体能量的损失,而气流撞击总管壁面后在上游方向产生的回流区较小,如图2所示。可以看到在人口弯管前侧存在一个低压区,发生在支管弯曲壁面内侧区域,这个低压区正是涡流区,是湍流最剧烈的区域,如图3所示。产生在气流受阻的地方,即支管弯曲部分的外侧。当气流以一定流速流出支管后与总管壁发生碰撞,从图3可以清晰看到此处压力较大,它是造成气流撞击损失的主要原因。 图2排气管内

3、流量速度等值线图图3排气管内流量压力等值线图由于柴油机尾气以较大的压力和速度迅速通过排气总管,所以温度变化不大,如图4所示。该区域是热量集中的区域,余热可以充分利用的区域。可以看出由于支管弯曲出口的导向作用,尾气在进入总管后发生在强烈的湍流效应,并且在接近支管的上下游湍动能比较高,而在距离支管出口较远处湍动能较小。强湍动能区域是最有利于热量传递之如域,如图5所示。3结论通过对柴油机排气系统的计算模拟,综合排气管中气流的压力、速度、温度以及湍动能的分布情况,从理论上说将温差发电的热电偶安装在接近支管出121的上下游的,即湍动能较高的位置上更有利于对第1期刘斌等:柴油机排气管恒温进气的内流场数值模

4、拟 图4排气管内流量温度等值云图图5排气管内湍动能等值线图流传热,从而能提高热电转换的效率。但在实际中,在安装上热电偶以后,由于热传导作用,使得流场的边界条件发生改变,因此排气管的内部流场也会受到影响而发生变化,必须将此考虑进去才能更接近实际情况,这需要进一步的计算模拟。参考文献1Kyeo H K,Khajetoorians A A,Shi L.Profiling the thermoelectfic power of semiconductor junctions with Bflnonleter resolutionJ.Science,2004,30(3:816818.2何元金,陈宏,陈默

5、轩.温差发电一种新型绿色的能源技术J.工科物理,2000,lo(2:3641.3帅石金,刘永长,胡欲立,等.单总管排气系统多维非定常湍流数值模拟J.华中理工大学学报,1998,26(5:5860.4周松,刘友.柴油机MPC排气系统三维湍流流动的数值计算J.哈尔滨工程大学报,2003,26(1:3035.5顾宏中.涡轮增压柴油机性能研究M.上海:上海交通大学出版社,1998:101115.Numerical Simulation of Disel EngineExhaust Pipe Inner Flowing in the Condition of Constant TemperatureLI

6、IJ Bin.XU Jiang-rongUni娜ity,Ha孵.hou蛾310018,Ch/na (ha/age ofa#i昭Mathematics&聊嬲垤Cxdlating,渤移概DianziAbstract:It is a kind of reasonable and effective way to economize on energy by using the technology of thenno. electric generation.and the position where the thermoelectric generators are fixed will

7、 influence the effect of heat transfer directly.According to the inflow of exhaust,a mathematic model is constituted,the numerical simulation is carried out.Using FLUENT.Based on the result of simulation,the compute value of velocity,temperature,pressure and kinetic energy ale analyzed.SO the best a

8、陀a to use quantity of heat is pointed out.Key words:exhaust pipe;utility of residual heat;numerical simulation 柴油机排气管恒温进气的内流场数值模拟作者:刘斌, 徐江荣, LIU Bin, XU Jiang-rong作者单位:杭州电子科技大学应用数学与工程计算研究所,浙江,杭州,310018刊名:杭州电子科技大学学报英文刊名:JOURNAL OF HANGZHOU DIANZI UNIVERSITY年,卷(期:2009,29(1被引用次数:0次参考文献(5条1.Kyeo H K.Khajetoorians A A.Shi L Profiling the ther-moelectric power of semiconductor junctions with nanometer resolution 2004(032.何元金.陈宏.陈默轩温差发电-一种新型绿色的能源技术 2000(023.帅石金.刘永长.胡欲立单总管排气系统多维非定常湍流数值模拟 1998(054.周松.刘友柴油机M