車用小型離心壓氣機結構參數(shù)優(yōu)化及流量特性的仿真計算.pdf

1、柴油機以其獨特的優(yōu)勢廣泛應用社會生產(chǎn)的各個部門，但隨著全球能源的匱乏、排放法規(guī)的日益嚴格，迫使人們對柴油機的動力性、經(jīng)濟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現(xiàn)上述目標的一個較好的辦法。
　　 離心式壓氣機，因其具有單級壓比高、工藝性能好、結構簡單、效率高等優(yōu)點被廣泛應用于柴油機的廢氣渦輪增壓器中。在以前，壓氣機的設計以及其流量特性(圖)主要通過試驗的方法得到，這樣不僅花費大，周期長，而且獲得的數(shù)據(jù)有限。利用計算流

2、體力學(CFD)的方法對壓氣機的工作過程進行模擬計算，可以得到壓氣機流道內(nèi)詳盡的流場信息，并可以得到壓氣機的工作性能。如果可以采用數(shù)值計算的方法設計壓氣機，并計算壓氣機的流量特性圖，這將對所設計壓氣機的前期評估以及增壓器與柴油機的匹配預測起到非常重要的幫助和指導作用。為此，可利用CFD的方法建立一個壓氣機的數(shù)值計算方案，實現(xiàn)壓氣機結構設計、優(yōu)化及壓氣機流量特性圖計算的目的。
　　 本文初步分析了一款16個全長葉片葉輪的壓氣機，對

3、壓氣機在不同轉速和壓比下進行計算，根據(jù)得到的結果繪制出壓氣機的流量特性圖；然后在全長葉片葉輪的基礎上修改葉輪成為長短葉片的壓氣機，并以實現(xiàn)較好的整機流量和效率特性為目標，通過改變壓氣機的葉輪葉片數(shù)目、擴壓器外徑大小和蝸殼截面大小等結構參數(shù)，對壓氣機模型參數(shù)進行優(yōu)化。計算的結果表明，優(yōu)化后的壓氣機性能在一定程度上有所提高，高絕熱效率區(qū)域在轉速范圍內(nèi)有所擴展，喘振線向低流量區(qū)域偏移，高轉速下壓氣機的流量范圍增加。
　　 在優(yōu)化壓氣機

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