文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
8V150柴油机涡轮增压系统排气管系设计研究
姓名:胡伯宗
申请学位级别:硕士
专业:动力机械与工程
指导教师:崔毅
20090201
上海交通大学硕士学位论文摘要
8V150 柴油机涡轮增压系统排气管系设计研究

摘要

近年来为了满足动力、环境和能源方面的需求,柴油机的设计已经
越来越精细,对于增压中冷四冲程柴油机,特别是高增压的柴油机,为
了保证排气能量的有效利用,同时保证各缸换气过程的顺利进行,对排
气管系统的设计越来越关注。柴油机排气管系统的研究主要有两种方式:
一是通过试验研究的方式,根据试验数据对排气管系统进行改进设计。
二是随着计算机技术的不断进步,可以通过仿真计算来研究排气管系统
的流动以及排气能量的利用情况。与试验相比较,采用数值模拟方法来
研究排气管系统的流动问题不仅可以大大降低研究费用,节省人力、物
力,缩短开发周期,而且还可以获得一些实验不能测量或难以测量的结
果,同时可以得到十分详细的流动信息。
本文以我国自行设计、研制的新型高速柴油机 8V150 增压中冷柴油
机为研究对象,为了改善该型柴油机全工况性能,利用发动机性能仿真
软件 GT-POWER 建立了 8V150 柴油机的工作模型,排气管系采用脉冲转
换器排气管系统,并根据试验数据对发动机在标况和最大扭矩工况下进
I
上海交通大学硕士学位论文摘要
行了校核计算;在校核模型的基础上对排气管系统部分进行了重新设计,
建立了 MIXPC 增压排气管系统和优化的排气管系统,分别进行了多方案
分析,结果表明这两种排气管系统都具有较好的全工况性能,特别是解
决了因采用脉冲转换器排气管系统而使柴油机高工况油耗高的问题,且
低工况性能也有较大改善。
在一维性能计算的基础上,为了研究排气管系统的流动情况,本文
建立三维排气管系统模型,包括脉冲转换器排气管系统和 MIXPC 增压排
气管系统,利用 STAR-CD 前处理软件对排气管系统进行网格划分;通过
与 GT-POWER 模型的耦合计算,并对排气管系统内的流场、压力场和耗
散率分布的分析,结果表明 MIXPC 增压排气管系统不仅能解决低工况柴
油机扫气干扰的问题,而且脉冲能量的利用率较高,结构紧凑,动态响
应较好,适用于八缸增压中冷柴油机,同时也为进一步对排气管系统的
优化设计奠定了基础。

关键词:柴油机,涡轮增压,排气管系统,耦合仿真,CFD

II
上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
Design and Research of 8V150 Diesel Engine
Turbocharging Exhaust System

ABSTRACT
In order to satisfy the requirement of power, environment and energy in
the last few years, the design of the diesel engine es more and more
elaborate. For four stroke turbocharging diesel engine especially for the high
boost pressure diesel engine, to ensure the effectively use of the exhaust gas
energy and the scavenging process between the cylinders essfully, more
and more attention are paid on the design of exhaust system. There are two
basic ways to the research of diesel engine exhaust gas system: one is through
experiment, using the experimental data to improve the design of the exhaust
gas system; the other is using the simulation tool to investigate the flow and
energy usage in the exhaust system. Comparing with the experiment method,
using the nume