应用CFD防爆车辆发动机排气系统处理结构设计

简介

排气系统废气温度高是防爆车辆设计时必须重点考虑的因素。针对防爆发动机排气系统废气处理结构进行分析,基于内部的热力学机理,分析废气处理结构的热力学模型,提出水汽之间发生显热交换和潜热交换;利用CFD建立了水汽两相流模型,初始条件依据试验数据,得到不同时间内高温烟气穿越水箱液池的形态变化图,分析进气管长度和直径对于气体穿越液池深度的影响。利用防爆柴油机试验台架,对废气处理结构的功率和扭矩消耗进行分析。结果可知初始时刻高温烟气从进口流入废气处理箱时,气体在进气管进口处堆积形成泡状堆积气泡结构;气泡会随着时间慢慢增大直到破碎,气体壁面液膜破裂气体扰动液体,同时液体扰动气体从而气液发生强烈的湍流运动;气体穿越液池深度随着进气速度的增加而增加,随着管径的增加而减小,随着长度的增加而增加;安装排气系统防爆装置后,柴油机功率和扭矩随转速变化曲线基本低于拆除装置后的曲线,功率下降了15.04%,扭矩下降了3.4%;分析结果为此类设计提供参考。