Подход к CFD-моделированию работы клапана противодавления выхлопных газов, используемого в дизельном двигателе стандарта Euro 6

Утилизация остаточной тепловой энергии выхлопных газов с помощью термоэлектрических генераторов является одним из направлений, исследуемых в настоящее время для создания более устойчивых и экологически безопасных транспортных средств. В некоторых случаях термоэлектрические генераторы устанавливают по байпасной схеме для регулирования массового расхода, поступающего в термоэлектрический генератор. Некоторые производители используют дроссельные клапаны с электромеханическими приводами и электронным управлением в выпускном трубопроводе для совершенствования методов активного контроля выбросов загрязняющих веществ в поршневых двигателях внутреннего сгорания, например рециркуляции отработавших газов. Указанные обстоятельства обусловили выбор подхода, представленного в данной работе: моделирование методом вычислительной гидродинамики (CFD) работы дроссельного клапана, предназначенного для создания требуемых условий противодавления выхлопных газов, обеспечивающих рециркуляцию отработавших газов низкого давления в двигателях стандарта Euro 6. Цель модели заключается в изучении процесса управления потоком с помощью клапанов данного типа для их включения в систему выпуска, содержащую два термоэлектрических генератора, предназначенных для преобразования остаточной тепловой энергии в электрическую. В работе представлена вычислительная модель потока через дроссельный клапан при различных температурах и массовых расходах выхлопных газов, а также при различных положениях закрытия клапана. Для всех случаев получены значения перепада давления. Во всех исследованных случаях степень согласия между результатами моделирования и экспериментальными данными превышала 90%. Разработанная модель позволила предложить корреляционную зависимость для оценки массового расхода выхлопных газов по легко измеряемым величинам.