第24卷第2期(總第107期)機械管理開發(fā)2009年4月Vol24 No. 2(SUM No 107) MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT新型甲醇油氣混合器的研究苗勇毅(中北大學(xué)機電程學(xué)院,山西太原00051)【摘要】隨著對汽車節(jié)能和環(huán)保的要求日益提高,發(fā)展汽車代用燃料已經(jīng)成為必然。甲醇是一種比較理想的代用燃料,為了實現(xiàn)甲醇裂解氣在發(fā)動機進(jìn)氣道內(nèi)充分混合,設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的混合器。利用計算流體力學(xué)軟件 fluent,對混合器內(nèi)流場進(jìn)行模擬計算;最終結(jié)果表明能夠更好地滿足裂解氣和空氣的混合要求?！娟P(guān)鍵詞】裂解氣;計算流體力學(xué);混合器【中圍分類號】U464.136【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1003-73X(2009)020017020引言界條件,工作壓力為93kPa次流為甲醇,作為另一個壓計算流體力學(xué)CFD)是用離散化的數(shù)值方法及電力入口邊界條件,工作壓力為85kPa子計算機對流體無粘繞流和粘性流進(jìn)行數(shù)值模擬和分2.1建模及劃分網(wǎng)格析的學(xué)科叫。計算力學(xué)的分支有:無粘繞流,包括低速利用建模軟件將內(nèi)部流場模型導(dǎo)入 GAMBIT軟件流、跨聲速流、超聲速流等;粘性流動包括湍流、邊界層中,生成計算網(wǎng)格見圖2。流動等。計算流體力學(xué)是為彌補理論分析方法的不足,由于建模伊始模型以一個而于20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的,相應(yīng)地形成了各種單元體導(dǎo)人 GAMBIT,所數(shù)值解法,主要是:有限差分法和有限元法以應(yīng)用 TGrid劃為三維四隨著對汽車節(jié)能和環(huán)保的要求日益提高,發(fā)展汽車面體網(wǎng)格?？紤]到運算的代用燃料已經(jīng)成為必然。甲醇是一種比較理想的代用燃精度和計算時間,網(wǎng)格間料,可以用于汽車內(nèi)燃機和汽車燃料電池。由于甲醇和距在 interval size為1的汽油在物化性質(zhì)方面存在一些差異,不得不改進(jìn)進(jìn)氣系情況下自動劃分整個實體圖2混合器的網(wǎng)格模型統(tǒng)。本文作者以車用492汽油發(fā)動機為基礎(chǔ),根據(jù)混合網(wǎng)格。器內(nèi)部流場,對油氣混合器進(jìn)行全面改造和調(diào)整。22控制方程1引射器在定義控制方程前,我們先對引射器內(nèi)的氣流做引射器是引射混合器的簡稱,它把不同壓力的兩出一些假設(shè):1)內(nèi)部氣體滿足牛頓內(nèi)摩擦定律。2)流股流體經(jīng)同向混合,形成一種中間壓力的流體。其中,體溫度是常溫狀態(tài)。3)其內(nèi)部流場為穩(wěn)態(tài)湍流。4)引低壓流體有時可以處于大氣環(huán)境中。它的工作特點是射器壁面上滿足無滑移邊界條件。對動量方程組進(jìn)行泵抽次流(燃?xì)饣蛱岣叽瘟鲏毫?。主?空氣從主噴管雷諾平均后,再引人湍流模型研究“平均運動”是解決噴出,進(jìn)入混合管。在混合管的進(jìn)口,把主流的壓力能程中湍流問題的常用方法。根據(jù)以上假設(shè),我們采用變成動能,靜壓降低到低于次流的總壓。在混合管內(nèi),κ-E雙方程求解湍流擴散問題;它有實用范圍廣、經(jīng)濟主流的壓力能逐漸恢復(fù),使整個混合管的靜壓逐步獲及合理的精度,它是個半經(jīng)驗的公式,是從試驗中總結(jié)得提升。本文以常用的文丘里( Ventur)噴管為基礎(chǔ),出來的。使用k-ε湍流模型解決問題時,控制方程包結(jié)合引射混合器,分析設(shè)計一種新型的應(yīng)用于汽油機括:連續(xù)性方程和動量方程,運輸方程和k-E方程。的燃?xì)饣旌掀鳌?.3邊界條件2引射器的內(nèi)部流場計算對于混合器的兩個進(jìn)口邊界條件均為壓力入口邊根據(jù)文丘里噴管混合界,其中:人口一的甲醇組分為099,空氣組分為0。人器,我們簡化地得到普通口二的空氣組分為099,甲醇組分為0。在混合器的出的引射噴管混合器內(nèi)部流口為壓力出口條件,壓力為80kPa,空氣和甲醇的組場模型(見圖1)。應(yīng)用分各占50%。uent軟件的 transport&24原始結(jié)構(gòu)計算結(jié)果分析reaction功能,模擬單相多中國煤化工的甲醇被吸人后由于組分的混合計算。主流為入一空氣混合過程的空間空氣,作為一個壓力入口邊圖1混合器內(nèi)部流場模型短CNMH以高速氣流吹到出口,導(dǎo)收稿日期:200901-20作者簡介:苗勇(1980),男,山西太原人,中北大學(xué)在讀碩士研究生研究方向:車輛電子與信息技米。第24卷第2期(總第107期)機械管理開發(fā)0年4月致甲醇在出口圓面徑向上的質(zhì)量分布稀疏見圖3。以成混合;在出口平面內(nèi),以圓心為0點,從正負(fù)125出口圓面為平面,圓心為0點,距離0點到正負(fù)20mm的同心圓上開始,甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始增加。在半mm處的甲醇質(zhì)量系數(shù)小于30%,見圖4。由于高速氣徑20mm的圓上,質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)達(dá)到50%,見圖7。相流作用,在主流的兩翼會出現(xiàn)低壓漩渦見圖5。這種渦應(yīng)氣流通道內(nèi)的流速和壓力分布,見圖8。流雖有利于主流和次流在邊界處的混合,但是主流中心處的主流和次流運動了沒有充分的混合。(a)氣流通道截面內(nèi)(b)混合器出口面內(nèi)圖6甲醇質(zhì)量分布圖(a)氣流通道截面內(nèi)(b)混合器出口面內(nèi)圖3甲醇質(zhì)量分布圖圖7出口圓面徑向的甲醇分布圖圖4出口圓面徑向的甲醇分布圖(a)氣流通道內(nèi)甲醇的流速(b)氣流通道內(nèi)氣體壓力的圖8甲醇的流速分布圖和氣體的壓力分布圖結(jié)論(a)氣流通道截面內(nèi)甲醇的流速(b)氣流通道內(nèi)氣體的壓力改進(jìn)后的混合器可以實現(xiàn)氣體更好地混合,混合圖5甲醇的流速分布圖和氣體的壓力分布圖3改進(jìn)結(jié)構(gòu)的結(jié)果增大了甲醇裂解氣在混合器出口的質(zhì)量系數(shù)。為使主流和次流在出口中心處,進(jìn)行一定的融相對前一種結(jié)構(gòu),更適合于大進(jìn)氣量時的空氣和甲醇合,提高出口面內(nèi)主流中心處的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù),在第裂解氣的混合。個模型的基礎(chǔ)上加裝一個擋塊,使得擋塊背面形成參考文獻(xiàn)低壓漩渦;并將擋塊和甲醇入口處的靜壓減小,形成張建立,張國忠CFD在汽車空氣動力學(xué)研究中的應(yīng)用沈陽大學(xué)學(xué)報,2006(04):15-18.較低的負(fù)壓,可以更好的增大甲醇的進(jìn)氣量,見圖6。2]唐曉寅工程流體力學(xué)M重慶:重慶大學(xué)出版社,1997出口處形成低壓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 fulfill dissociated methanol gas mixed in inlet system successfully, different kinds of mixers were designecomputational luid dynamics theoretic and fluent software 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山西省機械工程學(xué)會事理事長黃慶教授榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎A太原科技大學(xué)副校長、現(xiàn)代軋制技術(shù)與裝備學(xué)科首席帶頭人、我會副中國煤化工殊津貼)。主要研發(fā)方肉向是:接觸問題邊界之方法研發(fā)、軋制裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及現(xiàn)代軋制理論書CNMHG寫家科技獎勵大會上他主持完成的重大科技項目“一種空間機構(gòu)大型鋼板滾動剪切機”獲國家技,人,_臭。此,以成人身份獲省部級技進(jìn)步一等獎2項,二等獎1項,被山西省授予科技專定等榮譽稱號(轉(zhuǎn)摘自《山西省機械工程學(xué)會動態(tài)》200年第1期第4頁《《《《《《《《《《《《《《《框《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《驅(qū)《