双VGT两级可调增压系统高海拔调节规律仿真研究

本文利用GT-Power软件建立了双VGT两级可调增压柴油机高海拔仿真模型。基于双VGT两级增压仿真模型,开展了0-5500m海拔高度,柴油机不同转速(800r/min、1000r/min、1200r/min、1500r/min、1800r/min、2100r/min),不同负荷工况下高低压级VGT叶片开度调节特性仿真研究,得到了各个工况下高低压VGT叶片最佳开度,通过优化,得到了VGT叶片开度的最佳控制MAP。     

二级增压柴油机高海拔模拟试验系统及方法

基于原有高海拔模拟试验平台,建立了二级可调增压柴油机高海拔燃烧特性模拟试验系统。该系统能够实现柴油机0-6km海拔高度进气模拟,以及对VGT叶片和高低压级涡轮旁通阀开度的控制,柴油机进气温度的调节以及缸内燃烧参数的实时采集与存储等功能。制定了VGT叶片和高低压级涡轮旁通阀开度调节方案,列举了燃烧参数等。     

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。     

二级可调增压柴油机高海拔模拟试验平台及平台验证

为了研究二级可调增压系统调节参数对某中型柴油机高海拔燃烧与性能的影响,在传统柴油机性能试验台上,设计了二级可调增压柴油机高海拔模拟试验平台。平台主要包括进、排气低气压模拟系统、增压空气温度控制系统、冷却液恒温控制系统等。为了验证试验平台的实用性与可靠性,进行了二级可调增压柴油机5500m模拟海拔下不同转速全负荷工况试验,结果表明二级可调增压柴油机试验过程中运行正常,发动机冷却液进口温度、低压级以及高压级进气中冷后温度等参数偏离设定值在6%以内,控制效果良好。     

电控柴油机高海拔模拟试验系统开发及性能试验研究

依据我国高原地区大气环境特点,开发了柴油机高海拔模拟试验系统。该系统由柴油机低温舱、进气低温调节子系统、进排气压力调节子系统组成,可模拟0~6000m海拔的大气压力和温度。利用该模拟试验系统,对某电控共轨柴油机进行了不同海拔(0m、3000m、4000m、5500m)全负荷速度特性试验和不同转速负荷特性试验,研究了不同海拔大气压力对电控高压共轨柴油机动力性、经济性的性能影响规律。试验结果表明:海拔高度的变化对电控共轨柴油机低转速动力性造成严重影响,在海拔低于5500m、转速低于1000r/min的情况下,功率下降超过57.31%。     

柴油机增压与喷油系统控制参数协同调节特性研究

可调增压系统能提高增压压力,增加进气流量,提升柴油机动力性,但由于喷油参数未作调整,进气量增加易导致最高燃烧压力超限,且柴油机动力性仍有提升空间。因而本文基于仿真模型研究喷油量、喷油提前角及VGT叶片开度的联合调节特性,分析三者协同调节对柴油机性能的影响,为下一步增压与喷油系统控制参数协同优化提供了方法依据。     

某型柴油机与VGT增压器的匹配计算研究

发动机与涡轮增压器的匹配是增压技术的重要研究内容。普通涡轮增压器与发动机匹配时普遍存在着低速时转矩不足、经济性差等问题。可变几何涡轮增压器(VGT)是解决增压柴油机低工况和瞬态响应慢的重要技术措施。为了分析VGT对某型柴油机性能的影响,基于GT-POWER仿真平台对其进行了建模和仿真研究。结果表明:通过调整VGT涡轮喷嘴角度可以优化柴油机与VGT的匹配。低工况下,可以有效提高扭矩、增压压力和涡前排气温度,降低燃油消耗率。     

基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析

为提高涡轮钻具叶片使用性能和创新叶片设计理论,提出了基于儒可夫斯基保角变换法与经典水力翼型相结合的涡轮钻具叶片设计新方法,以?127涡轮钻具叶片为研究对象,运用搭建的涡轮钻具叶型参数化设计平台和自主设计的涡轮钻具性能测试台架,完成了5种翼型的造型设计,研究了5种叶片流场性能,开展了设计叶片的性能测试实验,对比分析了设计叶片与塔里木油田某型在役?127涡轮叶片的实际效能。实验及仿真结果表明,基于新方法设计的NACA-0012翼型加厚叶片在600 r/min转速及15 L/s流量的设计工况下,其单级扭矩达5.83 N·m,较相同条件下某在役?127涡轮的单级扭矩提高约6.4%,级效率提高约1.16%,整体性能有了实质提升。     

空冷汽轮机低压级组叶片模化设计与开发

针对空冷汽轮机低压级组叶片设计困难的问题,基于叶片模化设计技术,结合先进的计算流体动力学(CFD)技术,提出了空冷汽轮机低压级组叶片模化和改型优化设计方法.该方法主要是用于将母型低压级组叶片通过模化设计改进为与设计目标总体性能参数相近的低压级组,在此基础上,应用三维气动分析设计优化方法对低压级组进行了改型优化设计,得到了满足设计要求的空冷低压级组叶片;同时,对低压级组进行变工况分析,以保证低压级组在许用范围内具有较好的变工况性能.该方法将多种先进技术相结合,缩短了开发周期,降低了开发成本.研究结果表明,采用该方法开发的低压级组能够很好地继承母型低压级组的优良特性,保证了叶片的安全性和可靠性,具有良好的气动性能和适用范围.     

JX4D20柴油机的轻量化技术

柴油机采用轻量化设计,是提高燃烧效率、改善排放、降低整车油耗的有效措施之一。JX4D20柴油机采用了小排量、VGT增压器,低密度的材料、紧凑的零部件结构、集成与模块化等轻量化设计技术,提高了发动机的动力性能,燃油消耗达到第3阶段乘用车燃料消耗量标准,废气排放达到了轻型车国V排放标准。与同排量同类机型比较,降低质量约15 kg,占整车降低质量的比例约16%,发动机轻量化对油耗的贡献达1.5%;实现了升功率达到51.5 kW/L,升扭矩达到180 N·m/L的动力目标。     

喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究

针对某款轻型车用柴油机的燃油系统,进行了油嘴伸出量和柴油机燃烧室的匹配选择。试验研究了在转速为1696r·min-1,转矩为146N·m的工况下,轨压、主喷正时、预喷射参数以及EGR对NOx、烟度及燃油消耗率的影响。结果表明:在1.4mm的喷油器垫片下的油嘴伸出量,烟度最好。在试验所研究的工况点下,增大轨压可有效改善燃油雾化特性,使得烟度和燃油消耗率降低,但NOx排放增多;推迟主喷正时可有效降低NOx的排放,这两个喷油参数可作为优化柴油机性能的重要指标。通过试验可知,柴油机存在一个最佳的主预喷间隔;随着预喷油量的增加,烟度和燃油消耗率逐渐增加,NOx呈现先减少后增加的趋势;EGR阀开度的增加使NOx明显减少,但EGR阀开度在30%之后,烟度开始明显恶化。     

低压涡轮Spoon叶片设计技术平面叶栅数值研究

为探索低压涡轮Spoon叶片设计中叶型厚度和厚度径向分布对叶栅性能影响,以低压涡轮平面叶栅为研究对象,对不同叶型最大相对厚度和厚度径向分布情况下叶栅流场和性能开展了数值模拟研究,研究结果表明:Spoon叶片设计存在叶片性能与重量最优组合,最佳叶型最大相对厚度为0.2左右;叶片增厚径向范围应不小于二次流影响区域,综合考虑叶片性能与重量因素,10%以下叶高与端区最大厚度一致,然后线性变化到20%叶高的厚度分布变化规律最佳。     

汽轮机末级长叶片的开发

开发了钢制及钛合金制的末级动叶。文中主要以1000 MW级汽轮机为对象,开发了3600r/min汽轮机50 in末级长叶片。同时,通过比例设计,开发了3000 r/min汽轮机60 in末级长叶片。使得用于大型燃煤火力发电的1000 MW级汽轮机,装上这种末级叶片、增大环形面积后,只需配置两个低压缸(4排汽口),从而提高了机组效率。文中重点论述了上述末级叶片的流体设计。     

600MW超临界汽轮发电机组低压转子叶片脱落振动特性研究

针对国产600 MW超临界汽轮发电机组低压2转子末级叶片脱落故障问题,开展低压转子叶片脱落对机组轴系振动特性的影响研究。采用有限元法构建轴系动力学模型,进行临界转速与振型分析;通过施加瞬态激励力模拟叶片脱落,建立低压转子叶片脱落瞬态激励模型,开展机组轴系非线性瞬态时域分析,得到工作转速3 000 r/min下轴系叶片脱落和各轴承处振动响应;对比激励前后振动响应,总结低压转子叶片脱落故障对轴系振动的影响规律。研究发现,轴系振型以各跨转子弯曲振型为主,叶片脱落主要影响其所在跨转子的振动特性,且表现为典型的瞬态不平衡振动特性。     

空调用前掠式轴流风叶优化

为研究低压轴流风叶弯掠形式的气动性能优化方法，首先将风叶叶片切分为不同径向截面，调整叶片各径向截面角度，形成不同弯掠形式的优化叶片，然后基于CFD技术对优化叶片进行流场研究，并应用FW-H模型开展气动噪声分析，最后结合空调室外机进行风叶性能试验验证。结果表明：优化风叶全压效率提升3.6%，泄漏涡得到有效抑制，结合实测数据，1 800 m3/h的基准风量下优化风叶效率提升约4.5%，噪声降低1.8 dB(A)，趋势与仿真结果基本相同。研究结果可为低压轴流风叶增效和降噪提供技术参考。     

R2S涡轮增压为豪华汽车瘦身

最小排量豪华汽车奔驰S250CDI打破了豪华汽车发动机采用六缸发动机、排量大于3.0L常规,是S级长达60年历史中首次配备四缸柴油机,这台2.2L柴油机与七前速G-Tronic Plus自动变速箱配搭,峰值马力为201bhp(146kW),369 Ib-ft(约合500N·m)的强大扭矩在低至1600r/min时获得.新车从静止加速到96km/h仅需8.2s,极速达到149mph(约合240 km/h),性能并没有因为照顾油耗和排放而受到过多损失.     

分体滑动导叶可调涡轮激波与载荷波动机制

针对某柴油机用可调涡轮在低速工况下的低效强激波特征,提出并设计了一种分体滑动导叶,并在10%、40%和100% 3个典型开度下进行了定常/非定常数值计算。结果表明：分体滑动导叶在小开度下可实现对间隙泄漏流动的有效抑制,大幅度提高涡轮效率;在10%开度下,分体滑动导叶提高了涡轮10%的峰值效率,同时涡轮效率在40%和全开工况下也有不同程度的提高。此外,通过合理设计转静间距,分体滑动导叶尾缘激波被大幅度削弱。导叶间隙泄漏流和尾缘激波的抑制可有效弱化转子定子干涉强度,降低下游转子叶片表面载荷波动幅值,提高转子叶片的可靠性。     

导叶对液力透平性能的影响研究

为研究液力透平入口导叶型式对透平性能的影响,采用CFD软件对不同导叶出口角、导叶数量以及导叶开度进行数值模拟分析。分析表明,改变导叶出口角可以改善叶轮入口流动状况。同时随着导叶叶片数增加,透平做功能力显著增强,但在叶片数14时效率最高。导叶开度对透平性能影响比较显著,导叶开度增加,透平向大流量方向偏移,导叶开度减小,透平向小流量偏移。同样流量下,导叶开度减小,透平扬程高,导叶开度对透平效率影响不大。     

双吸离心泵优化分析

通过对某双吸离心泵优化前后仿真建模,并对压力分布、速度分布情况进行流场仿真分析,对比测试,调整优化方案,达到预期效果。优化后进出口段阻力损失降低约13%,叶片的低压大幅提升,抗气蚀性能远远优于优化前,叶片速度超过20 m/s的区域很少,速度均匀度高,泵壳旋流涡左右对称,有利于转轮轴向力的平衡,测试效率提高6.3%,高效点向大流量偏移,高效区变宽,为同类型双吸离心泵的优化提供了一定参考。     

分流叶片对微型离心式风泵性能影响的数值研究

为了研究分流叶片对微型离心式风泵性能的影响,对现有叶轮模型进行了流体力学数值研究。采用Realized k－ε湍流模型和SIMPLE算法,研究分流叶片的周向位置、长度、倾角以及长短叶片数等参数对离心式风泵性能的影响。在额定转速为5500 r／min且风量风压曲线的实验结果和计算结果吻合较好的情况下,对其进行了优化。仿真结果表明,对于现有叶轮模型,当分流叶片处于长叶片间周向位置4时、分流叶片进口直径Ds为叶轮外径Do的0．75倍、分流叶片内部斜边与离心式风泵轴线夹角为12．5°时,离心式风泵的性能较为优异。此外,计算结果还表明,在现有模型中,对分流叶片几何参数进行优化,长短叶片数目均为11时,该离心式风泵的性能有较明显的改善。