汽车电动压气机性能试验研究

为改善自然吸气汽油机中低转速段的性能,通过发动机台架试验,研究了汽油机在稳态工况下,节气门开度分别为25%、50%、75%和100%时,电动压气机对发动机输出扭矩、功率、耗油率和进气管压力的影响。试验结果表明：稳态工况下,如果节气门开度较小,对发动机进气进行增压,则大部分发动机转速工况条件下的扭矩和功率都会比自然吸气状态小。对于节气门开度大于等于50%的工况,进气增压基本都能够提高发动机的扭矩和功率输出。在不同的发动机转速条件下,压气机的节能效果不同。在较高的压气机转速和发动机中等转速时油耗率降幅相对较大,同时,节气门开度也对压气机节能效果影响较大,在节气门全开时压气机转速最大,发动机工作在中等转速时油耗率降幅最大。     

涡轮端旁通阀开度对增压柴油机排放和热效率的影响

以WP12重型柴油机为研究对象,通过涡端旁通阀调整两级增压系统的能量分配比例,进而影响工况的当量比,协调排放量与热效率之间的矛盾。实验结果表明:随着涡轮端旁通阀开度的增加,高压级涡轮膨胀比和高压级压气机增压比均减小,进气流量减少;在低转速工况下,进气量的减小导致碳烟排放恶化,有用功明显减小,而换气负功变化微弱,热效率下降;在中高转速工况下,当涡轮端旁通阀开启8%时,排放基本不恶化,换气负功大幅减少是促使柴油机有效热效率提高的主要原因。       

车用柴油机两级涡轮增压系统匹配研究

为满足柴油机动力性、经济性的要求,将原机由单级涡轮增压系统改造成两级涡轮增压系统,来实现将原机的最大扭矩提高40%。针对扭矩强化目标,算出匹配点所需的空气量与进气压力。根据计算结果,为两级增压系统选取了高、低压级增压器,并画出两级涡轮增压器与柴油机的联合运行图与高低级压气机压比分配图,通过实验验证了所选涡轮增压器的正确性。     

对四冲程柴油机涡轮增压系统基本参数确定方法的浅析

本文讨论了增压系统主要热力参数的内在联系。对四冲程柴油机增压系统的空气流量,排气温度、压气机出口压力和涡轮进口压力的若干种计算方法进行了分析。作者提出了一种新的排温计算方法。对涡轮前压力的其中一种计算方法有误,本文予以重新推导和修正。另外,整理了增压系统基本热力参数的计算步骤。以期在设计新的增压系统和强化非增压柴油机时较合理地确定参数,缩短设计、研制、试验的周期。     

满足未来排放法规的车用增压技术

增压技术是内燃机节能减排的关键技术,排放法规的日益严格和燃油经济性指标的不断提升,对增压系统提出了更高的要求.针对满足未来排放法规的车用增压技术,如可变几何截面涡轮增压、二级涡轮增压、复合增压、电辅助涡轮增压以及压气机技术进行了简单概述.所介绍的几种增压技术,都能在一定程度上提高低速转矩、改善瞬态响应以及降低污染物排放,但都不可避免带来成本增加、结构复杂、控制难度大、安装空间受限等问题,没有一种标准的增压方式可以很好地解决上述问题.因此,选择合适的增压方式以满足未来的排放法规需权衡上述利弊.可变几何截面涡轮增压、二级增压、电辅助增压、先进的压气机技术等的相互组合将是未来增压技术的发展方向之一.     

沼气微型燃气轮机热力循环特性的仿真模拟

针对沼气设备的研发,基于Aspen PLUS分别建立了回热式和外燃式热力循环模型,研究了增压比π、涡轮前温度T3、压气机进口空气温度和涡轮出口压力对系统特性的影响,100kW级沼气燃气轮机的增压比选取值为其总体设计提供了参考。通过对比2种热力循环的特性发现,外燃式热力循环更易于回热器的匹配设计,同等涡轮前温度和低增压比的条件下,外燃式整机热效率略优于回热式。     

船用柴油机增压器压气机高效工况气动噪声预测

为了研究船用低速柴油机涡轮增压器离心压气机在高效运行工况下的气动噪声特性,本文采用数值计算方法对多工况下的压气机噪声进行了数值预测。通过非定常流动数值模拟对比分析了不同运行转速下脉动压力的时、频特性,进而以非定常脉动压力为声源计算了压气机基频离散单音噪声和宽频噪声。结果表明:非定常脉动压力呈现出强周期性,经FFT变换后在叶片基频及倍频处出现明显的压力幅值峰值;且随着转速的增大,非定常脉动压力增强。以叶轮进口面作为声源可以在获取基频离散单音噪声峰值的同时得到宽频噪声谱;随着转速的增大,压气机气动噪声总声压级增大;压气机噪声自管口向外辐射时存在声学指向性,但指向性随着频率和转速的变化而变化。     

双级对转压气机流场分析研究

以设计的某对转压气机级为研究对象,应用F INE/TURBO和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。     

增压柴油机进口加湿压气机性能研究

本文提出了进口加湿对实验高温环境及高原地区等恶劣工作条件下增压柴油机功率恢复的新途径；并通过进行进口加湿对压气机性能影响的理论和试验研究，给出了研究压力机内蒸发压缩过程的研究方法，结合进口加湿实验研究，初步验证了通过进口加湿降低压气机出口温度，减小压缩功等理论，为最终实现增压柴油机功率恢复提供了理论依据。     

组合动态畸变下压缩系统稳定性分析的新方法

建立了一种分析动态压力－温度组合畸变下多级轴流压缩系统气动稳定性新方法。导出了基于ＢｉｄｉａｇｏｎａｌＳｃｈｅｍｅ的数值计算方法。应用新方法对三级实验压气机进行了详细的数值分析，给出了压缩系统进口动态压力、动态温度，动态压力一温度组合畸变与压缩系统稳定性之间的定量关联关系，同时给出了动态畸变下压缩系统失稳的定量预测方法。     

Steady air injection flow control for increasing the surge margin of radial flow compressor

Steady air injection upstream of the leading edge was used to increase the surge margin of a centrifugal compressor.To reveal the mechanism,steady numerical simulations were performed on a high pressure ratio centrifugal compressor rotor operated with a rotor tip speed of 586 m/s.Eight different injection yaw angle with four different injection mass flow was performed to determine the configuration that provide the best results for the compression system studied in this work.The injection angle,α,was fifteen degree and the injectors were placed at short distance(ten percent of the inlet tip radius upstream of the compressor face) to achieve maximum control over the leading edge flow by varying individual injection parameters.The results show that at design speed(n=50 000 r/min) with injection flow rate more than 2% of the main flow rate and yaw angle between 20° and 30°,the mass flow rate at stall decreases for approximately 8%.But with higher injection rate,other compressor parameters were affected such as compressor efficiency and compressor total pressure ratio.     

Simulation of volute tongue of small-size centrifugal compressor

A high speed and small mass-flow-rate centrifugal compressor with original and modified volute tongue shape was simulated by 3D viscous Navier-Stokes equations.A sharp and a round tongue of volute were...     

CO2空气源热泵热水器的实验研究

为了研究跨临界CO2热泵系统外界因素对系统性能的影响规律,在自行搭建的实验台上通过改变冷却水体积流量、冷却水进口温度和环境温度研究系统性能变化,分析CO2质量流量、压比、制热量和制热系数(COPh)等系统参数的变化趋势,研究压缩机绝热效率和换热器热交换完善度对制热系数的影响.在测试工况范围内,实验结果表明:当冷却水体积流量增加或冷却水进口温度降低时,CO2质量流量、压比和压缩机功率减少,制热量和制热系数增加;当环境温度升高时,CO2质量流量和制热量增加,压比和压缩机功率基本不变,制热系数增加;压缩机绝热效率与气体冷却器的热交换完善度成为制约制热系数提高的2个重要因素.     

燃料电池用高速单螺杆压缩机的仿真研究

根据容积式压缩机的流量和转速成准线性关系的特性，指出高转速压缩机能够在小容积下提供相对较大的空气流量，符合车载燃料电池的基本要求.对高转速单螺杆压缩机的压缩过程建立了数学模型，模型以螺槽、星轮以及壳体所围成的容腔作为控制容积，应用质量守恒定律和热力学第一方程，同时考虑了冷却剂的换热效果以及气体泄漏.在该模型基础上，分析了在高工作转速下压缩空气物性参数、压缩机容积效率和能量利用率的变化规律.仿真结果表明，随着工作转速的增大，空气压缩机的排气量/体积比明显提高，在保持排气量稳定的前提下，可以通过提高压缩机转速来减小设备体积，从而满足燃料电池对压缩机的质量和体积要求；伴随着对流换热效果的减弱，压缩机的能量利用率有所下降.     

空调用蒸发式冷凝器能耗实验研究

当室外气温较高时,风冷热泵系统冷凝器存在换热效果下降的问题,而蒸发式冷凝器可以改善此问题,蒸发式冷凝器因此逐步得到广泛重视。为研究采用蒸发式冷凝器制冷系统的能耗情况,通过正交实验的方法,对比研究了蒸发式冷凝器与风冷式冷凝器在相同工况下压缩机能耗情况,并对影响其性能的因素进行了分析。研究表明,各因素对压缩机耗功量的影响能力依次为：冷凝器进口空气温度、速度及冷凝器喷水量。压缩机耗功量随进口空气温度的升高、进风空气速度降低而增大,随喷水量增加存在先减小后保持不变的现象。     

Performance analysis and improvement of a high flow coefficient centrifugal compressor

Very high flow coefficient centrifugal compressor stages are mostly applied as the first stages of multistage compressors.The performance of this type of stages is critical to the entire centrifugal compressors,but surprisingly little related information is available in the open literature.A centrifugal compressor with high inlet flow coefficient of 0.2,presenting a narrow operating range and unstable running situation even at design speed during the test,is investigated here.To reveal flow details in this centrifugal compressor,numerical simulations have been carried out and indicate that excessive impeller flow diffusion results in the poor performance of this centrifugal compressor.With the same inlet flow coefficient,six redesign cases coming from an in-house one-dimensional analysis program are proposed together with impeller trimming and equal flow area design method for corresponding vaneless diffuser.Performance comparison among these redesign centrifugal compressors is presented and the most suitable one is recommended for test in the future.In addition,three redesign cases with lower inlet flow coefficient developed by means of flow trimming are shown in the end to satisfy potential application areas.Finally,the results in this study can provide valuable reference information for multistage centrifugal compressor design.     

基于神经网络的燃料电池发动机风机系统建模

燃料电池发动机的风机系统是一个非线性系统,针对其难以建模以及建立的模型过于复杂等问题,利用神经网络的非线性映射和自学习能力建立了风机系统的辨识模型。模型以风机转速和空气压力为输入,以空气流量为输出,采用Levenberg-Marquardt优化算法进行神经网络的训练,建立了不同转速和压力条件下的空气流量模型。仿真结果表明,该模型精度较高,可为燃料电池发动机空气供给系统的优化控制奠定基础。     

不同分流比下风扇／压气机组合体性能预估研究

在存在内、外涵道的风扇／压气机组合体性能预估进行了研究,其思路是将基元叶片法＋附面层修正＋分流环效应三有效地耦合在一起,既能较准确的考虑因气体的粘性影响而引起的堵塞,又可将分流环周围的流场效应在子午流面的计算中体现出来,所研究的具有任意分流比的内扇／高压压气机气动性能预估程序,算例验证对比得到的预测结果表明,该方法不失为风扇／压气机性能分析的有效辅助工具。     

催化主风机组状态监测系统设计实施方法

介绍了炼油厂催化主风机组（烟气轮机＋主风机＋电动机／发电机）性能在线标定、主风机工作点、喘振线及反喘振线设置及其在线状态监测系统的设计和实施方法。性能标定采用美国机械工程师协会（ＡＳＭＥ）编制的《动力试验法规》,用最小二乘法对厂家提供的主风机性能曲线做了拟合,并考虑了随温度和转速的变化。反喘振线按操作工况下喘振流量加５％生成。该系统具有打印报表、超限报警、事故追忆、屏幕显示等多种功能。