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        汽車(chē)三通管流體阻力模型建立與仿真

        2021-02-23 07:04:08朱佩東李光李敏
        科教創(chuàng)新與實(shí)踐 2021年40期
        關(guān)鍵詞:仿真

        朱佩東 李光 李敏

        摘要:汽車(chē)三通有兩分支,因此三通的流動(dòng)阻力總壓損失系數(shù)隨支管和主管流量的變化而變化,管道沿線的局部損耗會(huì)發(fā)生變化,影響整個(gè)三通管道的能量傳遞效率。因此,根據(jù)流量分配和局部損失的特點(diǎn)對(duì)排氣管系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,建立了三通管結(jié)構(gòu)的幾何模型,并進(jìn)行了一維流動(dòng)模擬分析,以?xún)?yōu)化三通管的氣動(dòng)性能。

        關(guān)鍵詞:三通;建模;仿真

        1、GT-Power建模

        采用特定直徑值,特定流量的三通管,通過(guò)建??梢杂?jì)算得出三通處的總壓變化隨流量變化的關(guān)系[1]。建立直徑分別為30mm,50mm,70mm,90mm,110mm的T形三通管,由于45°三通模型大致相同,僅管徑改變,因此,在此只舉一例作為參考。

        如圖1下所示:

        2、仿真計(jì)算

        以下折線圖,縱坐標(biāo)代表壓力損失系數(shù),橫坐標(biāo)代表11種工況,工況流量比逐漸增大,故橫坐標(biāo)代表流量比[2]。

        (1)不同管徑、不同摩擦倍率的三通管出管內(nèi)流體流動(dòng)對(duì)壓力損失系數(shù)產(chǎn)生的影響。

        圖2的30mm即所示管道流速比逐漸增大,支管與總管夾角為45°,管徑為30mm,溫度為300k,摩擦倍率為0.5,壓力損失系數(shù)隨流量比的增大而變化的情況。

        如圖2的50mm管徑所示,為45度三通管管徑30mm出管內(nèi)壓力損失系數(shù)隨著流量比的變化而變化的情況,當(dāng)流量比逐漸增大時(shí),壓力損失系數(shù)隨著流量比的增大先逐漸減小,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一特定值之后,壓力損失系數(shù)又隨著流量比的增大逐漸減小,大致圖形類(lèi)似于拋物線。

        45度三通管管徑50mm出管內(nèi)壓力損失系數(shù)隨著流量比的變化而變化的情況,當(dāng)流量比逐漸增大時(shí),壓力損失系數(shù)隨著流量比的增大先逐漸減小,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一特定值之后,壓力損失系數(shù)又隨著流量比的增大逐漸增大,大致圖形類(lèi)似于拋物線。由此圖也可以看出,當(dāng)其他條件不變,僅只有管徑增大時(shí),隨著流量比的增大壓力損失系數(shù)有所減小,因此,在一定范圍內(nèi),大管徑較小管徑相對(duì)損失較小。

        三通管管徑110mm入管內(nèi)壓力損失系數(shù)隨著流量比的變化而變化的情況,當(dāng)流量比逐漸增大時(shí),壓力損失系數(shù)隨著流量比的增大呈現(xiàn)出逐漸減小的現(xiàn)象。由此圖也可以看出,當(dāng)其他條件不變,僅只有管徑增大時(shí),隨著流量比的增大壓力損失系數(shù)有所減小,因此,在一定范圍內(nèi),大管徑較小管徑相對(duì)壓力損失較小。

        當(dāng)摩擦倍率為0.5時(shí),管徑為30mm、50mm的出水管壓力損失系數(shù)隨著流量比的增大呈現(xiàn)先減小再增大的現(xiàn)象;當(dāng)摩擦倍率為1.5時(shí),管徑為110mm的出水管壓力損失系數(shù)隨著流量比的增大呈現(xiàn)先增大再減小的規(guī)律;當(dāng)摩擦倍率為0.5時(shí),管徑為30mm的進(jìn)水管1隨著流量比的增大,壓力損失系數(shù)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì);當(dāng)摩擦倍率為1.5時(shí),管徑為90mm的進(jìn)水管1隨著流量比的增大,壓力損失系數(shù)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。當(dāng)摩擦倍率為0.5時(shí),管徑為30mm的進(jìn)水管2隨著流量比的增大,壓力損失系數(shù)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì);當(dāng)摩擦倍率為1.5時(shí),管徑為90mm、110mm的進(jìn)水管2隨著流量比的增大,壓力損失系數(shù)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。

        當(dāng)兩個(gè)分管匯流入總管時(shí),在三通接頭處會(huì)出現(xiàn)漩渦,阻礙流體的運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生局部流動(dòng)損失。在同一角度下,隨著流量的增加,壓力損失也逐漸增大。流量很小時(shí),流速也很小,壓力損失也很小,具體數(shù)值有差異,也存在些許的相對(duì)誤差,但其大致變化趨勢(shì)相同,從一定程度上可以作為參考查看。

        如直徑分別為30mm,50mm,70mm,90mm,110mm的三通管的仿真數(shù)據(jù),可以看出仿真三通管的壓力損失系數(shù)隨流量比的變化趨勢(shì),而且不同直徑、不同摩擦倍率的三通管的壓力損失系數(shù)也不相同。

        3、結(jié)論:

        根據(jù)模擬的數(shù)據(jù)以及查閱資料可得,本實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)還是存在不同程度的誤差,不過(guò),仍然在可以接受的范圍之內(nèi),可以作為某些研究的參考數(shù)據(jù),當(dāng)然,可以減小誤差,方法就是調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù),這樣一來(lái),就可以從中得到一些相對(duì)更加準(zhǔn)確的仿真數(shù)據(jù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉楊.增壓柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)優(yōu)化匹配的仿真研究. 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.2009.

        [2]李虎強(qiáng).基于GT- Power的SC11CK柴油機(jī)進(jìn)排氣特性仿真.上海理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2011.

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