基于熱傳導過程的渦輪增壓發動機仿真精度提高

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基于熱傳導過程的渦輪增壓發動機仿真精度提高

基于一維氣體動力學的發動機仿真能很好地解決整合發動機和傳動系統發展過程中產生的各種技術問題。常規的渦輪增壓發動機性能仿真只適用于非脈動熱流的工況，并未考慮熱傳導過程對仿真精度的影響。由于發動機的渦輪增壓器直接暴露于脈動熱流和熱交換過程，因此必須對GT-POWER渦輪增壓器仿真過程的效率系數進行調整。該效率系數會改變渦輪增壓裝器的熱力仿真曲線，且在不同負荷時呈不同形狀。研究目的是對渦輪增壓器進行仿真時將熱傳導過程考慮在內，從而有效調整渦輪機和增壓器的效率系數。設計了一組試驗，安裝在一個具有可變氣門正時的2L GDI發動機渦輪增壓器采用油水混合制冷方式，分別對不同負荷和工況下的渦輪增壓器進行試驗。

本次試驗在渦輪增壓器傳熱的基礎上，在渦輪機前面添加1個散熱器，在壓縮機后面添加1個熱源。渦輪增壓器渦輪的效率系數并不能夠涵蓋所有渦輪增壓器的傳熱情況，除了使用熱系數進行仿真，還需將熱量從增壓器中釋放。本研究結果表明，在渦輪增壓器發動機仿真過程中考慮熱傳導可以減少渦輪效率系數的使用，在使用增壓渦輪和壓縮機的情況下能正確計算出被測氣體溫度，因而考慮熱傳導過程會大大提高渦輪增壓發動機的仿真精度。

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

編譯：張玉倫