基于CFD的船用相继增压柴油机切换点燃烧过程对比研究.pdf

SHIPENGINEERING船舶工程
Vol.33No.12011总第33卷，2011年第1期

基于CFD的船用相继增压柴油机
切换点燃烧过程对比研究

1,211
李昕光，王银燕，张鹏奇
（1．哈尔滨工程大学动力与能源学院，哈尔滨150001；2．东北林业大学交通学院，哈尔滨150040）

摘要：利用STAR-CD和GT-Power软件对相继增压柴油机在切换点工况下一台增压器工作
（1TC）和两台增压器均工作（2TC）的喷雾、燃烧过程进行了多维瞬态对比研究，通过计算得到
了1TC和2TC的缸内气体流场、湍动能、温度场等信息.燃烧过程对比研究表明：相继增压柴油机
在切换点工况，1TC的进气量充足，燃空当量比小，缸内燃烧情况更加平稳，因此1TC的缸内平均
压力高于2TC，缸内平均温度低于2TC.
关键词：柴油机；计算流体动力学；相继增压；切换点；燃烧
中图分类号：TK421+.2;U664.121文献标志码：A文章编号：1000-6982(2011)01-0018-04

ComparativeStudyonCombustionProcessofSTCDiesel
EngineonSwitchingPointBasedontheCFD

LIXin-guang1,2,WANGYin-yan1,ZHANGPeng-qi1
(1.DepartmentofEnergyandPowerEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China;2.Traffic
College,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Abstract:Anumericalsimulationmodelforthesequentialturbocharging(STC)dieselenginewas
establishedbySTAR-CDandGT-POWER.Basedonthemodel,thecombustionprocessresearchwhenone
ortwoturboworkedattheswitchingpointwaspresentedandthecylindervelocityandtemperaturefield
wereobtainedattheswitchingpoint.Themodelresultsshowedthattheintakeflowrateof1TCwas
increased,themixtureformationof1TCwasmorehomogeneousandcombustionwasmorecompletethan
the2TC.Therefore,thecylinderpressureof1TCishigherthan2TCandthecylindertemperatureisless
than2TC.
Keywords:dieselengine;CFD;STC;sequentiallyturbocharging;switchingpoint;combustion

相继增压技术是解决柴油机与增压器匹配矛压发动机切换工况下的1TC（1台增压器）和2TC
盾，提高柴油机低工况性能的有效方法之一，可以（2台增压器）的缸内参数场作对比分析较少，而
扩大低压缩比、高增压发动机的工作范围，增大发CFD（计算流体动力学）技术可以研究缸内各参数
动机的低速扭矩和降低部分负荷运行时的燃油消耗随时间和空间的分布变化规律，加深对内燃机缸内
率[1-3].相继增压系统一般采用两个涡轮增压器，随流动及燃烧过程中复杂的物理、化学过程的理解.
发动机转速和负荷的增长，相继投入运行，这样涡本文利用STAR-CD建立相继增压发动机的多维燃
轮就具有充足的排气能量来保证其始终在高效率区烧模型，对比研究相继增压柴油机在切换点工况
运行并提高发动机进气量.国内外对相继增压系统（1429r/min，50%负荷）只让1台增压器工作，另
的性能研究比较多也取得很大进展[4-6]，但对相继增1台受控增压器停止工作（1TC）和两台增压器都

收稿日期：2010-08-13；修回日期：2010-09-15
基金项目：先进机型燃油和增压系统反设计研究（4010103010402）
作者简介：李昕光（1978-），女，讲师，在读博士，研究方向为内燃机工作过程研究.

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李昕光等，基于CFD的船舶相继增压柴油机切换点燃烧过程对比研究
工作（2TC）状况下的发动机燃烧过程，分析这两3数值模拟结果及分析
种工作状况的燃烧特点.3.1缸内各参数场对比分析
3.1.1缸内速度场对比分析
1计算模型相继增压柴油机在切换点工况下1TC和