离心压气机相似转速数值研究

以某型地面燃机的离心式低压压气机为对象进行了全三维数值模拟,分别计算了折合转速相同但进口总温、总压及物理转速不同的7种状态的压气机工作特性曲线,其中物理转速分别为90%、100%及105%。结果表明:折合转速相同时流场的相似程度较高但性能差别较大,随着进口总温升高、总压减小雷诺数降低,压气机增压比、效率降低。     

双列叶栅扩压器在增压器上的应用

本文通过在45GP130增压器上（用于海拔3600米高原内燃机车上高压比增压器,设计工况时的压比＝3.5,流量＝3.5公斤/秒）的两个不同叶轮K 1,K 2与机翼形双列叶栅扩压器和单列三角形扩压器进行了匹配试验,从试验特性曲线看出：双列扩压器明显地改善了离心压气机性能;不但等转速线平坦,加宽了流量范围,而对应点的压比,效率均高,高效区比单列扩压器宽度。试验结果证明,双列优于单列。     

雷诺数对跨音速压气机转子性能的影响

为了研究雷诺数对跨音速压气机转子性能的影响,基于NUMECA流场仿真软件对NASA设计压缩机进口级转子37进行气动研究。对比分析了不同进气压力下,Rotor37总体气动性能和内部流动细节。不同入口压力对应不同雷诺数。结果表明,在满足几何不变,压比不变,转速不变,入口总温不变的条件下,雷诺数进入自模化区后,基本可以忽视雷诺数对压气机转子气动性能的影响。在不考虑叶片粗糙度的情况下,雷诺数为设计雷诺数47倍时,绝热效率-流量特性曲线总体效率升高,最大绝热效率升高1.4%;压比-流量特性曲线向压比更高,折合流量更大偏移,最大压比几乎不变;当压力升高雷诺数升高后,压气机转子稳定运行区间宽度基本不变。     

涡轮增压器压气机流场仿真分析

以涡轮增压器离心压气机为研究对象,通过模拟不同工况下发动机工作时涡轮增压器的压气机实际流通特性,分析了压气机内部流场随转速和叶顶间隙的变化规律。在ICEM中建立结构化网格,针对不同转速和不同叶顶间隙采用SST双方程湍流模型,对离心压气机内部流场进行数值模拟。结果表明,随着转速的增加,气体的流动状态变差,低压区范围扩大,出现明显的漩涡,气体不能充分地流动发展;随着叶顶间隙尺寸的减小,流动损失减小,压气机做功能力增大。     

轻型柴油车不同海拔增压器保护试验研究

为提高涡轮增压柴油车的高原适应性,基于INCA标定软件,对柴油车在不同海拔地区的增压器保护进行试验研究。试验结果表明:增压器转速随海拔高度的提高而增加;海拔2 800 m以下增压器保护在各发动机转速下主要受发动机排气温度限制,海拔3 500 m以上,增压器保护受发动机运行的工况影响,即发动机转速在3 000 r/min以下,增压器保护主要受排气温度限制,发动机转速在3 000 r/min以上,增压器保护主要受增压器转速限制。为提高整车在高原地区的动力性,放宽不同海拔外特性喷油量后,测试百公里加速时间和五挡最高车速,结果显示:虽然排气温度不会超限值,但增压器转速超出安全设计值。     

涡轮增压器压气机规格化设计研究

离心压气机因其单级压比高、工作范围宽、结构简单可靠等特点被广泛用于船用涡轮增压器中。为了满足增压器对柴油机的匹配需求,增压器压气机需要进行规格化设计,形成具有不同的通流能力的压气机。本文基于某国产增压器,分别开展了改变叶轮子午线高度、改变扩压器喉口面积和几何模化三种规格化方式对增压器流量和效率的影响研究。结果表明：改变扩压器喉口面积可实现较小流量范围的压气机规格化设计,7.8%的流量变化对效率的影响在0.3%以内;改变子午型线可实现稍大流量范围的压气机规格化设计,12.1%的流量变化对效率的影响在1.1%以内;几何模化可实现较大流量范围的压气机规格化设计,且对效率影响较小,1.90倍流量变化仅导致0.34%的效率变化,通过多种规格化组合使用可实现压气机较大范围内流量的连续变化。本文研究结果为国产增压器系列化规格化设计提供了有效支撑。     

柴油机高原环境工作特性分析研究

中国西部大开发为汽车工业与配套动力带来巨大发展机遇,高原环境特点对发动机产生很大的影响,研究高原柴油机增压技术非常必要。研究介绍高原环境气候特点,分析高原环境对柴油机增压技术工作性能的影响,提出改善柴油机性能的技术措施。以某4缸柴油机为研究机型,对比单级增压对柴油机变海拔条件下工作特性的影响,在4km海拔下分析叶片开度对柴油机性能的影响。表明选配二级增压可提高柴油机对海拔变化适应性。低转速工况可变二级增压柴油机叶片开度在40%～70%转矩最大,有效燃油消耗率最低。增大叶片开度可降低排气背压,提高增压器效率,有效降低油耗率;中高转速时热传损失随叶片开度增大降低。     

高速离心压气机变工况模拟及叶轮叶片优化研究

离心压气机作为增压器核心部件,对增压器性能有决定性影响.利用CFD模拟软件ANSyS-Fluent,以某型涡轮增压器核心部件—压气机为研究对象,进行了设计转速下的变工况数值模拟,得到了不同质量流量下离心压气机的内流场数据,通过与实验数据进行对比,验证了仿真模拟的正确性.在额定工况下,对后弯叶轮叶片出口段沿旋转方向不同倾...     

电动增压器对废气涡轮增压器影响的试验研究

利用交流电动增压器串联于增压中冷公交车增压气路中消除加速烟度。利用电动增压器可瞬间增大增压柴油机自由加速时进入柴油机缸内的新鲜空气,同时增大废气涡轮增压器的角加速度,提高其动态响应,改善柴油机的低速性能。通过不同压气机型号电动增压器流量特性与工作电流特性试验以及道路试验的试验数据,证明增大电动增压器压气机叶轮直径可增大进气流量,更大幅度地提高废气涡轮增压器的动态响应。引入压气机特性参数数学表达式,分析电动增压器辅助增压时,对废气涡轮增压器的影响以及对其动态响应的影响。电动增压器可增大柴油机自由加速时废气涡轮增压器的角加速度,且电动增压器的质量流量越大,角加速度增大越明显。而质量流量越大,电动增压器消耗的功率越大。利用压气机叶轮直径为90 mm的电动增压器可将原机自由加速烟度降低54%左右。     

船用压气机气动噪声源频谱特性数值研究

以某型号大型船用涡轮增压器压气机为研究对象,以CFD软件为平台,利用具有k-ε双方程湍流模型的NS方程计算了压气机的三维黏性非定常流场特性。采用Ffowcs Williams-Hawkings方程(简称FW-H方程)对压气机的离散噪声进行了分析,并与经验公式进行了比较。深入研究了不同转速、流量对压气机气动噪声的影响。分析表明,叶轮内气动噪声水平较高,是主要噪声源;转速对于离散噪声影响较大,转速增加一倍,声压级上升约14dB;同一转速下,流量的降低将导致噪声幅值增加,但相对于转速变化其影响较小。     

Numerical simulation investigation on centrifugal compressor performance of turbocharger

In this paper, the mathematical model of the flow filed in centrifugal compressor of turbocharger was studied. Based on the theory of computational fluid dynamics (CFD), performance curves and parameter distributions of the compressor were obtained from the 3-D numerical simulation by using CFX. Meanwhile, the influences of grid number and distribution on compressor performance were investigated, and numerical calculation method was analyzed and validated, through combining with test data. The results obtained show the increase of the grid number has little influence on compressor performance while the grid number of single-passage is above 300,000. The results also show that the numerical calculation mass flow rate of compressor choke situation has a good consistent with test results, and the maximum difference of the diffuser exit pressure between simulation and experiment decrease to 3.5% with the assumption of 6 kPa additional total pressure loss at compressor inlet. The numerical simulation method in this paper can be used to predict compressor performance, and the difference of total pressure ratio between calculation and test is less than 7%, and the total-to-total efficiency also have a good consistent with test.     

基于组合代理模型的变海拔工况车辆动力总成流动性能优化

随着海拔高度的增加,特种车辆的动力总成的流动性能会受到极大的影响。但是,受限于地域的影响,特种车辆动力总成流动性能的研究基本针对的是3 000 m以下的海拔工况,更高海拔环境的相关研究较少。因此,对更高海拔的特种车辆动力总成的流动性能进行研究十分重要。首先,建立流动结构的参数化仿真模型,揭示从海拔0 m (平原工况)到4 500 m(高原工况)特种车辆的动力总成流动特性变化规律。然后,为了提升特种车辆的变海拔适应性,基于组合代理模型对动力总成流动结构进行优化。结果表明,优化后的叶片扭曲度更大,且向着与旋转方向相反的方向偏移。优化后的叶轮使得上游总压分布更加均匀,叶片附近的低速区明显减少,叶片尾缘处的高总压和高马赫数的范围变大。在高原工况,特种车辆动力总成的流量增加7.7%,功率下降2.2%。在平原工况下,流量基本保持不变,功率下降12.03%。研究结果为高海拔车辆动力总成流动性能分析与优化设计提供借鉴与参考。     

高空、低速、低雷诺数对发动机部件及整机性能的影响研究

为研究FWS-9发动机作为高空无人飞行平台动力装置的可行性,在对发动机旋转部件(压气机、涡轮)雷诺数修正的基础上,研究了高空、低速、低雷诺数对发动机部件(风扇、压气机、主燃烧室和涡轮)和整机性能、稳定性的影响规律。     

湍流模型对高压比离心压缩机气动性能及流场结构影响的数值研究

为研究不同湍流模型对压缩机总体性能及内部流场数值模拟结果的影响,本文采用3个高雷诺数湍流模型和1个低雷诺数湍流模型对Krain实验研究的离心叶轮和等面积无叶扩压器进行三维定常流场计算,并与相应的实验结果进行对比。研究结果表明,4种湍流模型的数值模拟结果与实验结果均存在差异,这一差异与流量和转速有关。在高转速、小流量工况下,湍流模型对数值模拟结果的影响更为显著。数值模拟预测到的失速流量均与实验值差别较大。而从流场和总体性能两方面来看,与高雷诺数湍流模型相比,低雷诺数湍流模型的模拟精度更高,在设计工况附近区域,数值模拟的效率与实验符合良好。     

Boiling heat transfer-based temperature rise characteristics of automotive permanent magnet synchronous motors at peak operating conditions

Using two-phase flow boiling heat transfer theory, the RPI subcooling boiling heat transfer model was established to study the temperature rise characteristics of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) of electric vehicles under peak operating conditions, and the effects of coolant inlet temperature, altitude and inlet flow rate on the motor temperature rise were analyzed. The results showed that: the temperature rise characteristics of the motor are closer to the test results when boiling heat transfer is considered after the motor is warmed up, so the effect of boiling heat transfer of the cooling system should be considered when studying the temperature rise characteristics of the motor; The temperature rise characteristic of the motor increases with the increase of coolant inlet temperature at peak working condition. The short time required for the motor winding to reach 150 °C indicates that the motor temperature rises quickly. In the plateau environment, the temperature growth rate of the motor at peak working conditions increases with the increase of cooling water inlet temperature, while the motor temperature decreases with the decrease of atmospheric pressure. Thus, due to the boiling heat transfer phenomenon of cooling water two-phase flow, the temperature rise characteristic of the motor at high altitude is better than that in plain area.

     

多级离心压缩机级间影响的数值研究

本文采用数值方法对一个三级离心压缩机的级间影响进行了研究,比较了按均匀进口计算单独级方法的该级的性能曲线和按多级连算条件下得到的该级的性能曲线,发现在设计流量下,两种计算方法得到的同一级的性能最为接近;小流量情况下,多级的级间影响会使下一级的级压比和效率有所提高;大流量情况下则会使下一级的级压比和效率降低。级间影响在大流量下的效应大于在小流量下的效应。     

Tilting effects on the performance of hydrostatic and hybrid gas thrust bearings

A hydrostatic gas thrust bearing is analysed to determine the effect of tilting on its performance characteristics. The governing Reynolds Equation is solved simultaneously with the mass flow rate equation by numerical methods to determine the inlet pressure and the pressure distribution throughout the pad. It is shown that the load, friction, and lubricant mass flow rate are strong functions of the bearing number λ, restrictor coefficient λ_o, supply pressure and tilt parameter     

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。     

Method for evaluating the reliability of compressor impeller of turbocharger for vehicle application in plateau area

As turbocharging diesel engines for vehicle application are applied in plateau area, the environmental adaptability of engines has drawn more attention. For the environmental adaptability problem of turbocharging diesel engines for vehicle application, the present studies almost focus on the optimization of performance match between turbocharger and engine, and the reliability problem of turbocharger is almost ignored. The reliability problem of compressor impeller of turbocharger for vehicle application when diesel engines operate in plateau area is studied. Firstly, the rule that the rotational speed of turbocharger changes with the altitude height is presented, and the potential failure modes of compressor impeller are analyzed. Then, the failure behavior models of compressor impeller are built, and the reliability models of compressor impeller operating in plateau area are developed. Finally, the rule that the reliability of compressor impeller changes with the altitude height is studied, the measurements for improving the reliability of the compressor impellers of turbocharger operating in plateau area are given. The results indicate that when the operating speed of diesel engine is certain, the rotational speed of turbocharger increases with the increase of altitude height, and the failure risk of compressor impeller with the failure modes of hub fatigue and blade resonance increases. The reliability of compressor impeller decreases with the increase of altitude height, and it also decreases as the increase of number of the mission profile cycle of engine. The method proposed can not only be used to evaluating the reliability of compressor impeller when diesel engines operate in plateau area but also be applied to direct the structural optimization of compressor impeller.     

打磨修理对跨声速压气机性能的影响研究

为了控制航空发动机压气机叶片损伤继续发展,通常采用孔探打磨进行修理。为研究其带来的影响,选取跨声速压气机Rotor37为研究对象,构建了不同叶高的叶片前缘打磨修理模型,采用数值模拟方法,研究了打磨修理对跨声速压气机气动性能的影响,结果表明:叶片前缘打磨修理使压气机整体性能下降,压比减小,效率降低,使堵塞点流量减小,而对失速流量点基本没有影响;不同叶高的打磨修理中心对压气机气动性能影响趋势一致影响幅度相当,但打磨叶高的不同造成压气机内部流场变化;叶片前缘打磨后,打磨处激波前马赫数增加,激波强度增大,影响效果随着叶高的增加而增加;压气机进口因为叶片打磨而造成相对动能在叶片打磨处附近降低。