【摘要】：油氣分離器的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室泄漏到曲軸箱的廢氣排出大氣時(shí),將廢氣中的機(jī)油分離出來,并使機(jī)油回流至曲軸箱油底殼,同時(shí)保證曲軸箱內(nèi)的壓力與大氣壓平衡,防止機(jī)油油霧排入大氣,浪費(fèi)機(jī)油、污染環(huán)境。隨著排放法規(guī)的日漸嚴(yán)格,單級(jí)式油氣分離器已無法滿足要求,而性能優(yōu)良的復(fù)式油氣分離器對(duì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)排放具有重要意義。本文通過仿真模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法優(yōu)化設(shè)計(jì)了一款由旋風(fēng)式分離器串聯(lián)過濾式分離器的復(fù)式油氣分離器,其分離效率能夠達(dá)到85%,壓力損失約為1000Pa。首先,利用RNGk-ε模型研究了旋風(fēng)分離器氣相場速度,壓力,湍動(dòng)能,湍流耗散率等的分布;然后通過不同兩相場計(jì)算模型與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比確定了利用稠密離散相模型(DDPM)對(duì)旋風(fēng)式分離器氣液兩相場進(jìn)行了數(shù)值分析;基于DDPM探究了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋風(fēng)式分離器性能的影響,并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了旋風(fēng)式分離器結(jié)構(gòu)參數(shù);通過研究纖維直徑、填充率、濾材厚度和過濾速度對(duì)過濾性能的影響,優(yōu)化了過濾式分離器;最后依托吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架對(duì)復(fù)式油氣分離器分離效率進(jìn)行了初步測試,發(fā)現(xiàn)該油氣分離器在竄氣量為400L/min~800L/min均能保證較高的分離效率。由本文優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)式油氣分離器性能明顯提升,也通過初步實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。證明了稠密離散相模型在油氣分離器仿真模擬中的可行性,也可以看出正交試驗(yàn)方法可用于指導(dǎo)旋風(fēng)分離器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。本文設(shè)計(jì)的由旋風(fēng)式串聯(lián)過濾式的復(fù)式油氣分離器還具備結(jié)構(gòu)簡單,易于清理維護(hù),使用成本較低等特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK403
【圖文】：

在文獻(xiàn)中給出的主要尺寸在圖2.1 中表示出，其中圓形入口的旋風(fēng)分離器相對(duì)位置與矩形入口一致，且其他主要尺寸不變。四種不同形式的入口具體幾何尺寸如表 2.3，以這四種尺寸進(jìn)行三維建模，網(wǎng)格處理，仿真計(jì)算。根據(jù)表格中給出的尺寸利用 Pro/E 畫出四種不同入口形式的旋風(fēng)分離器三維模型，用 Hypermesh 進(jìn)行網(wǎng)格處理，然后導(dǎo)入 FLUENT 中以原初始條件進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算時(shí)邊界條件，初始條件與原文獻(xiàn)中保持一致。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文17圖 3.1 旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)示意圖3.1.2 三維模型的建立與網(wǎng)格劃分根據(jù)初步選定的旋風(fēng)式油氣分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)，使用 Pro/E 建立三維模型。三維模型建立完成之后，便要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分才能進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行流體計(jì)算，網(wǎng)格劃分就是要將油氣分離器中油氣混合氣流體區(qū)域劃分為不同的子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域中離散的節(jié)點(diǎn)即為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，然后才能將氣液兩相流質(zhì)量守恒方程，動(dòng)量守恒方程離散，就可以通過數(shù)值解法計(jì)算出每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的基本物理量，如壓力、速度及溫度等，因而能獲得整個(gè)流體域的分布情況。由此可見，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞將直接決定著最終模擬計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的高低，因此，務(wù)必要確保所劃分的網(wǎng)格具有高質(zhì)量。網(wǎng)格可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，常見的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包括二維的四邊形網(wǎng)格以及三維的六面體網(wǎng)格，這類網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)格整體質(zhì)量更高，不容易出現(xiàn)低質(zhì)量的網(wǎng)格，但是對(duì)于形狀復(fù)雜的幾何體劃分的網(wǎng)格效果并不理想；非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包括二維的三角形網(wǎng)格以及三維的四面體網(wǎng)格，這類網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格正好相反，易于劃分幾何形狀復(fù)雜的網(wǎng)格，但網(wǎng)格整體質(zhì)量較低。對(duì)于本文的研究對(duì)象而言，采用這兩種類型的網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響不大，因而選用更簡便的四面體網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格的軟件選用 Hypermesh，將 Pro/E 軟件建立的三維模型保存為.igs 格式導(dǎo)入 Hypermesh 中，先清理三維實(shí)體，將各個(gè)面分別對(duì)應(yīng)保存到 inlet，outlet-oil，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2728858