【摘要】：離心壓氣機廣泛應(yīng)用于交通運輸、發(fā)電等行業(yè),是車輛、船舶發(fā)動機配套渦輪增壓器的重要組件。已被公認為是提高內(nèi)燃機性能,減少排放的有效設(shè)備。由于排放法規(guī)日益嚴格,內(nèi)燃機尺寸不斷減小,加上廢氣再循環(huán)的需要,導(dǎo)致壓氣機運轉(zhuǎn)效率低下,提高壓氣機工作性能勢在必行。同時,伴隨著柴油機輸出功率的增加,壓氣機轉(zhuǎn)速的上升,增壓器的氣動噪聲問題已成為不可忽視、亟需解決的重要課題。為了能夠研究改進壓氣機氣動效率,降低由其產(chǎn)生的氣動噪聲,提高船員居住的舒適性,壓氣機氣動性能的分析及優(yōu)化對研究增壓器噪聲產(chǎn)生機理和控制方法具有極為重要的意義。本課題在分析國內(nèi)外對渦輪增壓器壓氣機流場及噪聲場研究的基礎(chǔ)上,以某型號船用壓氣機為研究對象,對其進行了三維全流場數(shù)值研究分析以及氣動噪聲的仿真預(yù)測。最后結(jié)合已有數(shù)據(jù),有針對性的進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,提高氣動性能降低噪聲。首先,本文借助CFD分析軟件FLUENT并結(jié)合增壓器實驗臺實測數(shù)據(jù),在已建立的有限元模型基礎(chǔ)上,對壓氣機內(nèi)部氣體進行三維穩(wěn)態(tài)、粘性可壓縮的數(shù)值研究,分析了不同工況下(24300r/min,25800 r/min,26880 r/min,28200 r/min,29100 r/min)內(nèi)部流場特征,壓氣機的壓比和效率隨流量的變化關(guān)系,深入研究了轉(zhuǎn)子區(qū)域、擴壓區(qū)域和蝸殼內(nèi)的氣體流動速度與壓力的分布、形成過程及相互影響。其次,壓氣機氣動聲場的分析則是采用不同的聲場分析法——聲類比法(AAA)及寬帶噪聲法,系統(tǒng)研究整個壓氣機的噪聲產(chǎn)生機理及分布特征。寬帶噪聲法則是在穩(wěn)態(tài)流場分析基礎(chǔ)上對多個工況的寬帶噪聲源進行數(shù)值化模擬,研究寬帶噪聲源的分布特征及形成機理。聲類比法主要基于非穩(wěn)態(tài)流場分析,深入研究了不同轉(zhuǎn)速、流量對壓氣機內(nèi)設(shè)置的不同觀測點處離散噪聲頻譜的影響,并將數(shù)值模擬結(jié)果與經(jīng)驗公式的計算值進行比較分析。再次,壓氣機的氣動性能及噪聲特性的優(yōu)化設(shè)計則是在前述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上有針對的進行的。主要以有葉擴壓器的結(jié)構(gòu)改進為主,自主設(shè)計了不同的研究分析方案。分析了擴壓器葉片前緣半徑與入口角度對擴壓器氣動性能及流噪聲源特性的影響。通過本文的研究工作,加深了對流動數(shù)值模擬方法及氣動噪聲計算方法的適用性的認識。研究了壓氣機內(nèi)流動特征及噪聲特性和產(chǎn)生機理,設(shè)計方案改進擴壓器結(jié)構(gòu)參數(shù),對提升壓氣機性能、控制離心壓氣機氣動噪聲源具有借鑒作用。
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【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.1
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本文編號：2277241