本文關(guān)鍵詞：向心渦輪可調(diào)導(dǎo)流葉片設(shè)計(jì)及內(nèi)部流場(chǎng)分析

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【摘要】：渦輪增壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵技術(shù)之一,尤其是裝有可調(diào)導(dǎo)葉向心渦輪的增壓器由于可以在全工況內(nèi)實(shí)現(xiàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)的良好匹配,已經(jīng)成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的基本技術(shù)途徑。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí),可調(diào)導(dǎo)葉向心渦輪往往處于導(dǎo)葉小開(kāi)度工況,因此導(dǎo)葉小開(kāi)度時(shí)可調(diào)渦輪的整級(jí)效率以及其內(nèi)部流動(dòng)特性成為研究人員目前重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。此外,在導(dǎo)葉小開(kāi)度大膨脹比下,如發(fā)動(dòng)機(jī)剎車制動(dòng)工況下,導(dǎo)流葉片尾緣附近容易形成激波,激波會(huì)誘導(dǎo)下游渦輪葉片發(fā)生高周疲勞斷裂。目前,針對(duì)導(dǎo)流葉片內(nèi)部流動(dòng)的研究主要集中在導(dǎo)葉間隙泄漏流以及其對(duì)渦輪性能的影響,對(duì)導(dǎo)流葉片的設(shè)計(jì)以及導(dǎo)葉尾緣激波的弱化研究較少。在可調(diào)導(dǎo)葉向心渦輪中,應(yīng)用氣動(dòng)性能更好的導(dǎo)流葉片,提高渦輪整級(jí)效率以及減弱導(dǎo)葉尾緣激波強(qiáng)度是本課題研究的初衷。針對(duì)可調(diào)導(dǎo)葉向心渦輪由于導(dǎo)葉段過(guò)度加速而引發(fā)的強(qiáng)激波和端壁泄漏損失,設(shè)計(jì)了一種具有后加載特性的導(dǎo)葉,并在整級(jí)環(huán)境下對(duì)其氣動(dòng)性能進(jìn)行了研究。首先將原模型導(dǎo)流葉片小開(kāi)度下數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的有效性,然后分別將原模型和新模型進(jìn)行了定常/非定常計(jì)算,并對(duì)兩種模型進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)分析。本文設(shè)計(jì)了一種后加載葉型。數(shù)值結(jié)果表明:與具有前加載特性的原始葉型相比,后加載導(dǎo)葉可通過(guò)降低導(dǎo)葉端壁泄漏渦強(qiáng)度來(lái)減小導(dǎo)葉段總壓損失,來(lái)減小導(dǎo)葉段總壓損失,提高渦輪級(jí)效率;因后加載型導(dǎo)葉在導(dǎo)葉段流域內(nèi)速度梯度變化較為均勻,減弱了導(dǎo)葉通道喉部激波和尾緣激波;導(dǎo)葉間隙泄漏流的減弱和尾緣激波的消除使得轉(zhuǎn)子葉片表面靜壓波動(dòng)強(qiáng)度有較大程度降低,增加了轉(zhuǎn)子葉片的可靠性。在設(shè)計(jì)葉型的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了導(dǎo)流葉片吸力面形狀對(duì)渦輪性能的影響。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)葉型吸力面型線改型,研究了導(dǎo)葉吸力面前緣外凸與吸力面尾緣內(nèi)凹兩種情況。結(jié)果表明:隨著吸力面前緣外凸或者尾緣內(nèi)凹程度增大,導(dǎo)流葉片的加載形式發(fā)生改變,導(dǎo)葉葉端間隙泄漏損失增大,渦輪級(jí)的效率下降,說(shuō)明吸力面趨近于平直形狀時(shí)的渦輪性能較好。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK401

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本文編號(hào)：1173217