重庆理工大学学报2023，Vol.37Issue(8) ：286-293.DOI:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.04.033

瞬态流固耦合作用下天然气发电内燃机排气歧管结构优化设计

Optimal structure design of exhaust manifolds of internal combustion engines in a natural gas generator under transient fluid-structure coupling

杨汉乾 马金浩 胡志坚 易仲威 付建勤
重庆理工大学学报2023，Vol.37Issue(8) ：286-293.DOI:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.04.033
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瞬态流固耦合作用下天然气发电内燃机排气歧管结构优化设计

Optimal structure design of exhaust manifolds of internal combustion engines in a natural gas generator under transient fluid-structure coupling

杨汉乾 1马金浩 2胡志坚 2易仲威 2付建勤3
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作者信息

  • 1. 中南林业科技大学 机电工程学院,长沙 410004;湖南大学 机械与运载工程学院,长沙 410082
  • 2. 中南林业科技大学 机电工程学院,长沙 410004
  • 3. 湖南大学 机械与运载工程学院,长沙 410082
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摘要

天然气发动机用于发电用途后,工作时间长,排气温度高.车用柴油机改制成燃气发电内燃机后,为了进一步改善燃油经济性和提高排气歧管的可靠性,通过一、三维仿真建模对排气歧管结构进行优化.研究认为原机排气歧管为了兼顾低转速的性能,管径设计较小,在1500 r/min时排气背压较大,不适宜应用在改制后的燃气发电内燃机.本研究经过一维数值计算,通过优化管径可以降低线工况下的燃气消耗,并且提高了工作功率.其次通过逆向建模方法和Fluent UDF模块建立流固耦合瞬态仿真模型,耦合计算了5个工作循环中的3个时间点,并且提出了2种排气歧管的结构优化方法,进行了排温瞬变过程中的热负荷分析和对比.结果表明增加加强筋结构的方案在节省材料的基础上可进一步减少热变形量,有利于提高排气歧管的寿命,满足燃气发电内燃机的设计要求.建模和优化方法可为燃气发电内燃机排气管的设计提供参考.

关键词

天然气发动机/排气歧管/流固耦合/结构优化/热负荷分析

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基金项目

国家自然科学基金面上项目(51876056)

湖南省自然科学基金重点项目(13JJ8001)

出版年

2023
重庆理工大学学报
重庆理工大学

重庆理工大学学报

CSTPCD北大核心
影响因子：0.567
ISSN：1674-8425
参考文献量6
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