車用小型離心壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及流量特性的仿真計(jì)算.pdf

1、柴油機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)部門，但隨著全球能源的匱乏、排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，迫使人們對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性提出了更高的要求，而采用廢氣渦輪增壓器是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的一個(gè)較好的辦法。
　　 離心式壓氣機(jī)，因其具有單級(jí)壓比高、工藝性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓器中。在以前，壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)以及其流量特性(圖)主要通過試驗(yàn)的方法得到，這樣不僅花費(fèi)大，周期長(zhǎng)，而且獲得的數(shù)據(jù)有限。利用計(jì)算流

2、體力學(xué)(CFD)的方法對(duì)壓氣機(jī)的工作過程進(jìn)行模擬計(jì)算，可以得到壓氣機(jī)流道內(nèi)詳盡的流場(chǎng)信息，并可以得到壓氣機(jī)的工作性能。如果可以采用數(shù)值計(jì)算的方法設(shè)計(jì)壓氣機(jī)，并計(jì)算壓氣機(jī)的流量特性圖，這將對(duì)所設(shè)計(jì)壓氣機(jī)的前期評(píng)估以及增壓器與柴油機(jī)的匹配預(yù)測(cè)起到非常重要的幫助和指導(dǎo)作用。為此，可利用CFD的方法建立一個(gè)壓氣機(jī)的數(shù)值計(jì)算方案，實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及壓氣機(jī)流量特性圖計(jì)算的目的。
　　 本文初步分析了一款16個(gè)全長(zhǎng)葉片葉輪的壓氣機(jī)，對(duì)

3、壓氣機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和壓比下進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)得到的結(jié)果繪制出壓氣機(jī)的流量特性圖；然后在全長(zhǎng)葉片葉輪的基礎(chǔ)上修改葉輪成為長(zhǎng)短葉片的壓氣機(jī)，并以實(shí)現(xiàn)較好的整機(jī)流量和效率特性為目標(biāo)，通過改變壓氣機(jī)的葉輪葉片數(shù)目、擴(kuò)壓器外徑大小和蝸殼截面大小等結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)壓氣機(jī)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。計(jì)算的結(jié)果表明，優(yōu)化后的壓氣機(jī)性能在一定程度上有所提高，高絕熱效率區(qū)域在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有所擴(kuò)展，喘振線向低流量區(qū)域偏移，高轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)的流量范圍增加。
　　 在優(yōu)化壓氣機(jī)

4、流量特性基礎(chǔ)上，對(duì)不同轉(zhuǎn)速下的流動(dòng)損失情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明，葉輪中的流動(dòng)損失始終占流動(dòng)損失的主要部分，擴(kuò)壓器中的流動(dòng)損失相對(duì)較小，隨工況變化波動(dòng)較小，蝸殼在高絕熱效率區(qū)流動(dòng)損失較小，但在低絕熱效率區(qū)流動(dòng)損失很大，甚至超過葉輪處的流動(dòng)損失。
　　 通過對(duì)等厚直壁式、等厚圓弧式、楔形直壁式和彎翼式四種葉片式擴(kuò)壓器壓氣機(jī)的計(jì)算分析得到，楔形直壁式葉片可以有效地提高壓氣機(jī)的效率，而采用彎翼式葉片，由于氣流在葉片吸力面頭部不遠(yuǎn)處就出現(xiàn)了