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柴油发动机废气再循环系统(EGR)热交换器仿真模拟与结构设计

古国栋  
【摘要】: 废气再循环(EGR)是降低NOX排放的有效方法。高温富氧是NOX的主要生成环境,EGR可有效降低进气中的氧气浓度和缸内最高燃烧温度,抑制NOX的生成。 本文应用FLUENT计算软件对汽车发动机废气再循环系统(EGR)换热器进行了数值模拟,采用GAMBIT网格生成技术建立物理模型,并采用非结构化网格,根据由线到面最后到体的逐层控制方式对模型进行网格划分,外围线的网格点均呈均匀分布,各面上的网格均为三角形网格,对整个几何体采用六面体网格或楔体网格。 在FLUENT中采用合适的计算模型、差分格式和边界条件,压力~速度耦合方程采用SIMPLEC方法;流动方程与换热方程组均采用二阶迎风差分格式,流体进、出口采用压力进、出口边界条件;换热器的整个外壁面采用绝热边界条件。对计算结果进行后处理分析,为废气再循环系统换热器的设计和优化提供理论计算依据。 介绍了热交换器设计过程中传热计算的理论及传热系数在确定传热面积和结构尺寸时的作用。给出了热交换器设计过程的基本逻辑结构,简要介绍了热交换器的结构设计以及管壳式热交换器的结构设计对换热器传热能力的影响。并根据理论分析及仿真分析,结合所给出的初始条件,设计了一款柴油发动机EGR系统热交换器。该热交换器结构紧凑、合理,换热效率高,能满足中型柴油发动机EGR系统的需要。


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