王晓

(中煤科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

近年来,由于煤矿井下无轨辅助运输设备的快速发展，以防爆柴油机为动力源的防爆车辆得到了广泛的应用。防爆柴油机相对其他动力源,效率高、能耗小，但由于煤矿井下的特殊性，其与普通柴油机是有区别的[1-7],其结构、性能、排放等需满足MT 990—2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》的要求。因此，防爆柴油机及其部件的防爆设计成为煤矿防爆柴油机设计的一个重要环节，也是一个难点问题[8-11]。

进气歧管和排气歧管是柴油发动机进气系统和排气系统中非常重要的部件，因此进气、排气歧管是柴油机进行防爆设计改造中的重点和难点。对于某型防爆柴油机，其进气歧管和排气歧管分布在缸体的一侧，布置紧凑，空间有限，分开设计防爆进气歧管和防爆排气歧管是不可行的。因此，设计一个符合防爆要求的，将进气歧管和排气歧管合理地集成在一块的一体式水冷进排气歧管是非常必要的。本文应用流体动力学原理，对进、排气歧管内部压力和速度的分布进行了模拟和分析，在此基础上，对其进行了优化改进。

1 进排气歧管气体流动数学模型

根据质量守恒定律，其方程微分形式为[12-13]：

(1)

其动量方程为：

(2)

(3)

能量方程微分形式为：

(4)

动能方程为：

(5)

对于湍流效应，工程上通常利用湍流模拟，通过数学模型来解决，以使湍流流动的方程组封闭。湍流模型是双方程模型中的一种，其计算量适中，针对工程上的流动问题，能给出比较合理的结果，是柴油发动机缸内及进排气系统内气体流动计算中常采用的湍流模型，故本文采用双方程模型来模拟湍流效应。……