【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机，特别涉及一种涡前排气管及其设计方法。
技术介绍
1、近年来，船用发动机不断向着高指标，大功率密度，低油耗，高效率的方向发展，相继增压技术可以满足低、中、高工况全工况增压需求，在各个负荷下增压器均可实现较高的效率，因此该项技术快速发展应用。对于相继增压v形机其排气管需要在一定工况下将所有缸排气都汇至一根主管进入增压器。
2、当前排气管设计中，涡前排气管的与缸盖相接的端口按照发动机发火顺序断续开闭，其余三个端口保持常开状态，管道在内部连接部位平滑过渡。现有的此种涡前排气管在发动机运行过程中，管路交接位置流动情况复杂，容易出现排气阻塞和倒灌问题，导致管路排气不畅、排气均匀性差。
3、因此如何提供一种涡前排气管及其设计方法以解决排气阻塞和倒灌问题，使得各个方向排气顺畅，排温降低，有效提高发动机运行可靠性成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例第一方面提供一种涡前排气管，包括主管，以及分别与主管的内腔相互连通的连通管和缸盖支管，缸盖支管贯穿主管的管壁并延伸至内腔之中，且缸盖支管的出气口朝向主管的出气口。
2、可选地，缸盖支管在内腔之中沿主管内气流的流动方向延伸。
3、可选地，主管的管壁包括总管开口，总管开口环绕缸盖支管；总管开口的径向一侧连接在缸盖支管的延伸端部，总管开口的径向另一侧连接在缸盖支管的延伸中部。
4、可选地，缸盖支管的延伸端部与主管的连接处平滑过渡。
5、可选地，缸
6、可选地，多边形包括矩形，矩形的四角圆弧过渡。
7、可选地，缸盖支管沿曲线延伸，且缸盖支管的进气口的轴向垂直于主管的轴向，缸盖支管的出气口的轴向与缸盖支管的进气口的轴向之间夹角为钝角。
8、可选地，缸盖支管包括相互连通的第一延伸段以及与第一延伸段连通的多个第二延伸段，多个第二延伸段分别贯穿主管的管壁并延伸至内腔之中，且多个第二延伸段的出气口朝向主管的出气口。
9、本专利技术实施例第二方面提供了一种本专利技术第一方面中任一项的涡前排气管的设计方法，方法包括：
10、步骤一：根据缸盖支管入口当量直径d1和连通管当量直径d3，通过调整缸盖支管的入射角α、连通管的入射角b、缸盖支管的出入口管径比ψ和缸盖支管的出口与连通管的偏移系数λ，得到不同参数下的涡前排气管，使用三维建模工具按照设计参数开展建模；
11、步骤二：检查按照步骤一的参数搭建的模型是否与周边零件存在干涉问题，如存在干涉返回步骤1并调整参数重新建模，如不存在干涉则进入步骤三；
12、步骤三：对涡前排气管建模进行流动仿真分析。
13、可选地，在步骤三中，对涡前排气管建模进行流动仿真分析的方法包括：
14、对涡前排气管进行整体流动仿真分析，得到缸盖支管的排温t、排温均匀性系数ε和涡前速度均匀性系数γ；
15、分析缸盖支管的排温t、排温均匀性系数ε和涡前速度均匀性系数γ是否满足：缸盖支管的排温t小于排温极限值tmax，排温均匀性系数ε小于限值εmax，涡前速度均匀性系数γ大于设计要求值γmin的要求，如满足上述要求则完成设计，如不满足要求，则根据计算结果提出优化方向；
16、ε＝△t/tmean，△t为温差，tmean为排气平均温度。
17、本专利技术所带来的有益效果如下：
18、本方案中涡前排气管包括主管，以及分别与主管的内腔相互连通的连通管和缸盖支管，缸盖支管贯穿主管的管壁并延伸至内腔之中，且缸盖支管的出气口朝向主管的出气口，使得经由缸盖支管内排出的废气排气方向与主管的出气方向一致并从主管的排气口排出以提高排气的流动顺畅性，且缸盖支管的外壁与主管的内壁在主管内形成导流结构，避免从主管入口和连通管入口进入主管内的多向气流与缸盖支管排入主管内的气流相互干扰，降低排气能量损失。
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1.一种涡前排气管，包括主管，以及分别与所述主管的内腔相互连通的连通管和缸盖支管，其特征在于：所述缸盖支管贯穿所述主管的管壁并延伸至所述内腔之中，且所述缸盖支管的出气口朝向所述主管的出气口。
2.根据权利要求1所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管在所述内腔之中沿所述主管内气流的流动方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述主管的管壁包括总管开口，所述总管开口环绕所述缸盖支管；所述总管开口的径向一侧连接在所述缸盖支管的延伸端部，所述总管开口的径向另一侧连接在所述缸盖支管的延伸中部。
4.根据权利要求3所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管的延伸端部与主管的连接处平滑过渡。
5.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管的径向截面为多边形结构。
6.根据权利要求5所述的涡前排气管，其特征在于，所述多边形包括矩形，所述矩形的四角圆弧过渡。
7.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管沿曲线延伸，且所述缸盖支管的进气口的轴向垂直于所述主管的轴向
8.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管包括相互连通的第一延伸段以及与所述第一延伸段连通的多个第二延伸段，多个所述第二延伸段分别贯穿所述主管的管壁并延伸至所述内腔之中，且所述多个所述第二延伸段的出气口朝向所述主管的出气口。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的涡前排气管的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的涡前排气管的设计方法，其特征在于，在所述步骤三中，对所述涡前排气管建模进行流动仿真分析的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种涡前排气管，包括主管，以及分别与所述主管的内腔相互连通的连通管和缸盖支管，其特征在于：所述缸盖支管贯穿所述主管的管壁并延伸至所述内腔之中，且所述缸盖支管的出气口朝向所述主管的出气口。
2.根据权利要求1所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管在所述内腔之中沿所述主管内气流的流动方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述主管的管壁包括总管开口，所述总管开口环绕所述缸盖支管；所述总管开口的径向一侧连接在所述缸盖支管的延伸端部，所述总管开口的径向另一侧连接在所述缸盖支管的延伸中部。
4.根据权利要求3所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管的延伸端部与主管的连接处平滑过渡。
5.根据权利要求1或2所述的涡前排气管，其特征在于，所述缸盖支管的径向截面为多边形结构。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彦男，金玉山，陈晓轩，王先锋，吴羽，张文正，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：
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