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基于熱傳導(dǎo)過程的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)仿真精度提高

基于一維氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)動(dòng)機(jī)仿真能很好地解決整合發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種技術(shù)問題。常規(guī)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真只適用于非脈動(dòng)熱流的工況，并未考慮熱傳導(dǎo)過程對(duì)仿真精度的影響。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器直接暴露于脈動(dòng)熱流和熱交換過程，因此必須對(duì)GT-POWER渦輪增壓器仿真過程的效率系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。該效率系數(shù)會(huì)改變渦輪增壓裝器的熱力仿真曲線，且在不同負(fù)荷時(shí)呈不同形狀。研究目的是對(duì)渦輪增壓器進(jìn)行仿真時(shí)將熱傳導(dǎo)過程考慮在內(nèi)，從而有效調(diào)整渦輪機(jī)和增壓器的效率系數(shù)。設(shè)計(jì)了一組試驗(yàn)，安裝在一個(gè)具有可變氣門正時(shí)的2L GDI發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器采用油水混合制冷方式，分別對(duì)不同負(fù)荷和工況下的渦輪增壓器進(jìn)行試驗(yàn)。

本次試驗(yàn)在渦輪增壓器傳熱的基礎(chǔ)上，在渦輪機(jī)前面添加1個(gè)散熱器，在壓縮機(jī)后面添加1個(gè)熱源。渦輪增壓器渦輪的效率系數(shù)并不能夠涵蓋所有渦輪增壓器的傳熱情況，除了使用熱系數(shù)進(jìn)行仿真，還需將熱量從增壓器中釋放。本研究結(jié)果表明，在渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)仿真過程中考慮熱傳導(dǎo)可以減少渦輪效率系數(shù)的使用，在使用增壓渦輪和壓縮機(jī)的情況下能正確計(jì)算出被測(cè)氣體溫度，因而考慮熱傳導(dǎo)過程會(huì)大大提高渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真精度。

Habib Aghaali et al. SAE 2012-01-0703.

編譯：張玉倫