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【摘要】本文通过GT-POWER软件建立某型柴油机增压器模型，对增压器进行优化设计以提高柴油机整机的性能水平。
【关键词】GT-POWER软件；某型柴油机增压器；仿真模型
【中图分类号】TH【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2014）03-0025-2
GT-POWER软件的基本思想是将柴油机各系统进行模块化，将柴油机拆分成各个子系统，有针对性地对具体问题进行集中建模，这样既考虑模型的多样性，又提高了模型的精度。在对流体的处理上采用容积法将进排气管和气缸等串联起来的容积离散成小的单元，各单元之间由边界相连，这样不仅能考虑流体的非稳态性，而且计算收敛快、精度高。最后集成的模型成为一个有机的整体。
GT-POWER是以一维CFD计算为基础，采用有限容积法对流体进行模拟计算的软件。它把发动机的各系统分为不同的功能模块进行面向对象的编程，并将这些通用的功能模块以模板的形式存储起来形成模板库。该软件的模板库非常丰富，包括了流体元件、机械部件、分析工具和模拟过程控制等能对发动机所有运行工况进行模拟所需要的元件和分析工具。流体元件库包括管道、阀门、气缸以及燃烧和换热等的模型，机械部件库包括曲轴、凸轮以及传动系和整车等的模型，分析工具库和模拟过程控制库则包括了信号发生器、传感器以及微积分、FFT、压力损失、传递损失和插入损失等的分析模型。该软件系统提供菜单、按钮、窗口、建模区域、数据库、模型管理器等。建立发动机模型时只需将相应的模板复制到GT-SUITE中形成对象，并给对象的属性赋值，再将这些对象连接起来进行有机的集成，形成一个与实际发动机输入与输出相关的发动机仿真程序。
其中增压系统模型的建立是整个发动机模型很重要的一个环节。GT-POWER软件的功能很强大，但对专业背景要求较高，要求设置一些较为深入的参数，对于增压系统的模型的建立就比较复杂，通常建立增压系统模型只要知道总效率、当量面积、流量系数，采用的喷管模型就可以了，而GT-POWER中没有简单的喷管模型，一定要给出涡轮、压气机的曲线。
一、压气机模型的建立
如图1，建立GT-POWER中压气机的模型。由于GT-POWER是一维仿真软件，压气机模型的核心就是压气机的流量特性曲线。将所使用的压气机的流量特性曲线转化为数组，输入到软件当中，就形成了压气机的模型。在软件中的流量特性如图2。
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图1压气机的模型及特性曲线设定
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图2模型中的压气机特性曲线
二、涡轮模型的建立
1．涡轮MAP的设定
涡轮的流量特性曲线是由折合流量为横坐标，压比为纵坐标，折合转速、效率为参变量组成的一组曲线。计算公式为：
折合流量：m■=m■■P■
折合转速：RPM■=■
效率：?浊■=■
压比：?仔＝■
其中，mcorrected是折合流量，mactual是实际流量，RPMcorrected是涡轮机的折合转速，RPMactual是涡轮机实际转速，P3是涡轮机的入口气体压力，P4是涡轮机的出口气体压力，T3是涡轮机入口处的气体温度，T4是涡轮机出口处的气体温度，κ是等熵指数。
2．涡轮模型的建立
和压气机的模型一样，在一维流体软件GT-POWER中，代表涡轮机的模型其主要部分是涡轮机的流量特性曲线，将这组曲线转化成数组输入到Turbine模块中，并且如图3输入其各项参数：输入的MAP如图4：
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图3涡轮模型参数设置图4涡轮特性曲线设定
涡轮的流量特性曲线是由折合流量为横坐标，压比为纵坐标，折合转速、效率为参变量组成的一组曲线。
最终生成的折合流量曲线如图5，这样就建立了涡轮机的模型。
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图5涡轮折合流量特性曲线
【参考文献】
［1］魏元文等．基于GT-POWER的二甲醛柴油机性能研究[J]．小型内燃机与摩托车，2011（2）．
［2］王娟等．GT-POWER在机车柴油机上的仿真应用[J]．交通科学与工程，2008（3）．
【关键词】GT-POWER软件；某型柴油机增压器；仿真模型
【中图分类号】TH【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2014）03-0025-2
GT-POWER软件的基本思想是将柴油机各系统进行模块化，将柴油机拆分成各个子系统，有针对性地对具体问题进行集中建模，这样既考虑模型的多样性，又提高了模型的精度。在对流体的处理上采用容积法将进排气管和气缸等串联起来的容积离散成小的单元，各单元之间由边界相连，这样不仅能考虑流体的非稳态性，而且计算收敛快、精度高。最后集成的模型成为一个有机的整体。
GT-POWER是以一维CFD计算为基础，采用有限容积法对流体进行模拟计算的软件。它把发动机的各系统分为不同的功能模块进行面向对象的编程，并将这些通用的功能模块以模板的形式存储起来形成模板库。该软件的模板库非常丰富，包括了流体元件、机械部件、分析工具和模拟过程控制等能对发动机所有运行工况进行模拟所需要的元件和分析工具。流体元件库包括管道、阀门、气缸以及燃烧和换热等的模型，机械部件库包括曲轴、凸轮以及传动系和整车等的模型，分析工具库和模拟过程控制库则包括了信号发生器、传感器以及微积分、FFT、压力损失、传递损失和插入损失等的分析模型。该软件系统提供菜单、按钮、窗口、建模区域、数据库、模型管理器等。建立发动机模型时只需将相应的模板复制到GT-SUITE中形成对象，并给对象的属性赋值，再将这些对象连接起来进行有机的集成，形成一个与实际发动机输入与输出相关的发动机仿真程序。
其中增压系统模型的建立是整个发动机模型很重要的一个环节。GT-POWER软件的功能很强大，但对专业背景要求较高，要求设置一些较为深入的参数，对于增压系统的模型的建立就比较复杂，通常建立增压系统模型只要知道总效率、当量面积、流量系数，采用的喷管模型就可以了，而GT-POWER中没有简单的喷管模型，一定要给出涡轮、压气机的曲线。
一、压气机模型的建立
如图1，建立GT-POWER中压气机的模型。由于GT-POWER是一维仿真软件，压气机模型的核心就是压气机的流量特性曲线。将所使用的压气机的流量特性曲线转化为数组，输入到软件当中，就形成了压气机的模型。在软件中的流量特性如图2。
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图1压气机的模型及特性曲线设定
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图2模型中的压气机特性曲线
二、涡轮模型的建立
1．涡轮MAP的设定
涡轮的流量特性曲线是由折合流量为横坐标，压比为纵坐标，折合转速、效率为参变量组成的一组曲线。计算公式为：
折合流量：m■=m■■P■
折合转速：RPM■=■
效率：?浊■=■
压比：?仔＝■
其中，mcorrected是折合流量，mactual是实际流量，RPMcorrected是涡轮机的折合转速，RPMactual是涡轮机实际转速，P3是涡轮机的入口气体压力，P4是涡轮机的出口气体压力，T3是涡轮机入口处的气体温度，T4是涡轮机出口处的气体温度，κ是等熵指数。
2．涡轮模型的建立
和压气机的模型一样，在一维流体软件GT-POWER中，代表涡轮机的模型其主要部分是涡轮机的流量特性曲线，将这组曲线转化成数组输入到Turbine模块中，并且如图3输入其各项参数：输入的MAP如图4：
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图3涡轮模型参数设置图4涡轮特性曲线设定
涡轮的流量特性曲线是由折合流量为横坐标，压比为纵坐标，折合转速、效率为参变量组成的一组曲线。
最终生成的折合流量曲线如图5，这样就建立了涡轮机的模型。
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图5涡轮折合流量特性曲线
【参考文献】
［1］魏元文等．基于GT-POWER的二甲醛柴油机性能研究[J]．小型内燃机与摩托车，2011（2）．
［2］王娟等．GT-POWER在机车柴油机上的仿真应用[J]．交通科学与工程，2008（3）．