JP60涡轮增压器压气机性能模拟与试验

本文采用Numeca数值分析软件建立了JP60增压器压气机总成内部网格模型,并计算出稳态增压器压气机性能曲线,将模拟结果与试验所测取的JP60压气机运行曲线进行了对比,结果表明：模拟分析曲线与试验曲线变化趋势一致。此外,对压气机内部流场的分布也进行了分析,为该增压器的优化设计提供理论依据。     

涡轮增压器压气机内部流场的CFD分析

本文采用三维扫描技术与实体造型软件建立了YJP60系列增压器压气机总成内部流道模型和压气机总成耦合流场网格模型,运用CFD软件FLUENT模拟了增压器压气机总成三维粘性定常流动特性,分析了压气机的内部流动情况,并分别对长短叶片的凹凸面进行了速度场和压力场的计算分析,为该系列增压器的优化设计提供理论依据。     

蜗壳冷却对增压器压气机性能的影响分析

本文采用ANSYS-CFX对压气机进行三维流动数值模拟,获得了采用蜗壳冷却技术和不采用冷却技术两种情况下的压力和温度的三维流场分布情况,分析了蜗壳冷却技术对压气机流场的影响。结果表明,模拟计算结果与原机试验所测得的结果基本吻合,采用蜗壳冷却技术可以降低压气机出口空气的温度,增大出口空气的压力,进而提高增压器的充气密度,改善了增压器的性能,并为压气机蜗壳冷却技术的优化和改进提供参考。     

涡轮增压器机械损失测量方法及装置

通过分析了涡轮增压器机械损失功率测量方法,指出现有的热平衡方法忽略了传热与散热损失且没有考虑到变工况条件,瞬态工况法未计入压气机与涡轮的功耗及各种气动损失.阐述了压气机与涡轮在自由减速测试过程中的功耗与各种气动损失的计算方法,提出了一种理论计算与试验相结合的涡轮增压器机械损失功率测量分析方法.改进设计了现有的增压器试验测试系统,并对J60涡轮增压器的机械损失功率进行了测量,结果表明:与瞬态工况法相比,应用新方法及试验装置测量的精度提高了10%以上.     

叶轮结构参数对压气机性能影响数值分析

针对车用涡轮增压器的唯一对气体做功的部件——叶轮,应用ANSYS CFX软件数值模拟的方法,对离心压气机内部流场进行研究,分析叶轮各结构参数对压气机性能的影响,并将模拟计算结果与性能实验数据进行对比分析,为选取显著性结构参数、进行叶轮优化设计提供理论支撑。     

FSC赛车小型发动机涡轮增压匹配优化与性能预测

通过涡轮增压来提高FSC赛车的比功率。根据目标功率对涡轮增压器进行选型计算。通过GT-Power软件仿真对FSC赛车用450mL发动机进行了涡轮增压匹配分析。通过GT-Power数值模拟对涡轮增压器压气机尺寸进行优化,以提高增压器的综合效率和响应速度。匹配分析与仿真结果表明,对增压器压气机尺寸进行优化能够有效地改善从市场上挑选的增压器与FSC小型发动机匹配效果。通过匹配增压器并进行优化,赛车的比功率增加了44%。     

增压器压气机水冷蜗壳设计及其内部流场分析

提出对柴油机涡轮增压器的压气机进行冷却的方法——在原压气机蜗壳外部加装散热片与冷却水道,从冷却系统散热器后取水,实现增压与中冷的集成。建立离心式压气机整级物理模型,根据基于有限元的有限体积法,采用全隐式多网格耦合求解技术对不同冷却程度下的压气机内部非定常流动进行三维CFD模拟,考察了蜗壳内部压力场、速度场与气体密度的分布,为高原进气水冷需求论证提供参考,增压台架试验验证了模拟的准确性。研究结果表明:若冷却水可以使压气机出口温度降低10.3℃,压比最大增加11.8%,效率增加11.1%,气体密度最大增加12.8%;同时,流场沿蜗壳流程分布没有压力集中与显著涡流的出现,说明压气机蜗壳设计合理。     

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。     

涡轮增压器压气机空气动力学性能设计

根据大量试验研究及技术积累,分析了压气机叶轮进出口速度三角形、压气机结构参数、几何参数等对涡轮增压器压气机空气动力学性能的影响。对现有多款柴油机涡轮增压器压气机的参数进行了分析,总结了各参数的经验设计值。     

高压比增压器高原适应性改进配机试验研究

利用进排气系统高原状态模拟试验台架,针对所研制的增压比为4.4的高压比增压器开展高原适应性改进配机试验研究。对原型增压器,减小涡轮箱,更换高压比压气机共3组试验数据进行了详细分析。     

车用涡轮增压器涡轮叶轮减重结构优化

以车用增压器JP60涡轮叶轮为研究对象,基于最优化设计的原理,在不改变叶型及流道并保证涡轮叶轮结构强度的基础上,利用ANSYS优化设计模块及APDL语言编制用户程序,以涡轮叶轮重量最小为目标对增压器涡轮叶轮进行了减重结构优化.在此基础上考虑涡轮叶轮铸造和装配工艺等因素,确定了新型的减重涡轮叶轮结构,使得涡轮叶轮重量减少了6.9 %.优化后的涡轮叶轮结构不仅节省了材料的消耗,同时使得涡轮增压器转子质量分配进一步趋于合理,有助于提高增压器轴系的机械效率和可靠性.强度校核及寿命分析表明,优化结果满足使用要求.     

柴油机混合涡轮增压系统的研制及试验研究

混合涡轮增压系统是在常规废气涡轮增压器转轴上集成一个既能电动又能发电的高速电机,介绍了研制这一新型增压系统的关键技术和样机在增压器试验台上的试验研究.等压气机流量试验结果显示:混合涡轮增压系统从功能上达到了电动/发电的设计要求,可以根据负荷调整高速电机的工作模式和功率.混合涡轮增压系统在小流量时电动的潜力大,而在大流量时发电功率大.其次,通过调整混合涡轮增压系统的高速电机功率能够拓宽涡轮膨胀比变化范围.另外,由于采用滚动轴承等措施,样机的机械效率高于常规废气涡轮增压器,试验时最高机械效率达到96%.加速特性试验结果表明:混合涡轮增压系统的加速时间比普通废气涡轮增压器缩短40%以上,并且高速电机的电动功率越大,改善涡轮滞后的效果越显著.     

高压比增压器转子轴承系统振动性能改进

针对我国铁路运用的大功率交流传动内燃机车研发了一款新型增压器,其压比和流量较现有产品大幅提高;由于压气机叶轮线速度和转子质量提高,现有的叶轮与主轴的连接方式不能满足新研发增压器的要求,研发了一种新型的压气机叶轮与主轴连接方式,并设计了新型轴承。对改进前后的转子轴承系统进行了临界转速、稳定性、瞬态响应和转子轴心轨迹分析,并进行试验测试,验证了新转子轴承系统完全达到要求。目前,改进转子结构后的增压器已经完成了平台型式试验、装车运用考核试验,实现批产。     

大功率柴油机用新型增压器的研制

针对我国内燃机车用大功率柴油机自主开发了一种新型增压器。这种增压器采用了无水冷、高效宽流量压气机叶轮、大腔体等新结构和新技术,标定点压比为3.5~3.6,流量为4.3~4.5 kg/s,单台配机功率为2 330 kW,增压器配机总效率达到61%以上。目前,该型增压器已通过各种考核性试验,达到预期指标。文中介绍了新型涡轮增压器的结构、性能、新压气机叶轮、涡轮开发的过程和增压器的试验情况。     

增压器压气机叶轮低周疲劳强度有限元计算分析

作为涡轮增压器的核心零件，压气机叶轮主要失效模式是低周疲劳破坏。为了获得某新设计压气机叶轮的低周疲劳极限强度，确定叶轮低周疲劳试验转速，应用ANSYS有限元软件，主要考虑离心应力，采用周期循环模型、选用20节点等参单元计算方法、对该叶轮进行了强度计算和分析-得到了该叶轮的应力-转速曲线，为叶轮低周疲劳试验提供了理论依据。     

带排气放气阀涡轮增压器与柴油机匹配时影响低速性能的因素分析

通过对涡轮增压器与D6114柴油机的一系列匹配试验与分析,说明环境温度、涡轮增压器压气机性能对发动机整机性能的影响。     

热传递对涡轮增压器效率特性影响的研究

在涡轮增压器热试台架上进行涡轮和压气机效率特性测量时,由于高温涡轮与相对温度较低的压气机之间有明显温差,造成热量从涡轮传向压气机,会使测量得到的涡轮和压气机的效率分别高于和低于实际值。本文对增压器的热传递现象进行了分析,并通过一种有效计算方法对涡轮和压气机的效率特性进行了热传递校准。校准后的涡轮和压气机效率特性与增压器冷试台架上测得的数据符合较好,最大误差低于4.7%。     

变频调速技术在涡轮增压器试验台上的应用

介绍了交流变频技术在涡轮增压器试验台上的应用及原理,采用变频技术后,不但使增压器转速控制更准确、简捷,而且提高了压气机空气流量测试精度。     

Effect of a curved duct upstream on performance of small centrifugal compressors for automobile turbochargers

Since the automobile turbochargers are installed in an engine compartment with limited space, the ducts upstream of the turbocharger compressor may be curved in a complex manner. In the present paper, the effect of a curved duct upstream on performance of small centrifugal compressors for automobile turbochargers is discussed. The computational fluid dynamics (CFD) analysis of a turbocharger compressor validated for the compressor model with the straight pipe applied to the compressor with the curved pipe are executed, and the deterioration of the performance for the curved pipe is confirmed. It is also found that the deterioration of compressor performance is caused by the interaction of the secondary flow and the impeller.