針對(duì)某柴油機(jī)用可調(diào)渦輪在低速工況下的低效強(qiáng)激波特征,提出并設(shè)計(jì)了一種分體滑動(dòng)導(dǎo)葉,并在10%、40%和100%3個(gè)典型開度下進(jìn)行了定常/非定常數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明:分體滑動(dòng)導(dǎo)葉在小開度下可實(shí)現(xiàn)對(duì)間隙泄漏流動(dòng)的有效抑制,大幅度提高渦輪效率;在10%開度下,分體滑動(dòng)導(dǎo)葉提高了渦輪10%的峰值效率,同時(shí)渦輪效率在40%和全開工況下也有不同程度的提高。此外,通過合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)靜間距,分體滑動(dòng)導(dǎo)葉尾緣激波被大幅度削弱。導(dǎo)葉間隙泄漏流和尾緣激波的抑制可有效弱化轉(zhuǎn)子定子干涉強(qiáng)度,降低下游轉(zhuǎn)子葉片表面載荷波動(dòng)幅值,提高轉(zhuǎn)子葉片的可靠性。 

【文章來源】：中國(guó)機(jī)械工程. 2020,31(15)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

可調(diào)渦輪三維視圖和子午視圖

圖2展示了可調(diào)渦輪轉(zhuǎn)子和導(dǎo)葉網(wǎng)格,其中導(dǎo)葉段單通道網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)約為8.7×105,轉(zhuǎn)子段單通道網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)約為4.7×105,網(wǎng)格總數(shù)約為1.35×106,網(wǎng)格最小正交角度為31.5°,最大延展比小于2.6,最大長(zhǎng)寬比小于540。圖2中溫度T0和壓力p0表示渦輪進(jìn)氣狀態(tài)的參量,溫度T2和壓力p2表示渦輪出氣狀態(tài)的參量,β為導(dǎo)葉進(jìn)氣氣流角,ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)參量。數(shù)值計(jì)算采用NUMECA軟件中FINETM/Turbo三維黏性流場(chǎng)計(jì)算軟件,求解定常/非定常三維N-S方程,湍流模型選用S-A模型,時(shí)間項(xiàng)采用顯式龍格-庫塔時(shí)間推進(jìn)法,并結(jié)合雙時(shí)間步長(zhǎng)、多重網(wǎng)格技術(shù)加快計(jì)算收斂速度。進(jìn)口邊界給定總溫、總壓和進(jìn)口氣流角度,如圖2所示。其中進(jìn)口氣流角的大小根據(jù)氣體流出蝸殼的角度計(jì)算得到。

定常計(jì)算中采用混合平面法選定轉(zhuǎn)靜交界面,確保氣體的質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒。非定常計(jì)算中的轉(zhuǎn)靜交界面采用直接插值和滑移網(wǎng)格法。物理步長(zhǎng)數(shù)設(shè)為120,收斂精度設(shè)為1×10-6,壁面y+值控制在3以內(nèi),如圖3所示。網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證是數(shù)值計(jì)算中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定之后,網(wǎng)格數(shù)量的差異會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的偏差,也會(huì)影響計(jì)算時(shí)間,因此,合適的網(wǎng)格數(shù)是保證計(jì)算精度和時(shí)間的前提。本文采用單通道定常計(jì)算的方法進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證,如表2所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Numerical Analysis of Nozzle Clearance’s Effect on Turbine Performance[J]. SUN Harold,LAI Mingchia.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(04)
[2]渦輪調(diào)節(jié)方式對(duì)增壓柴油機(jī)匹配性能的影響[J]. 馬朝臣,朱慶,楊長(zhǎng)茂,張虹,吳中佐,鮑捷,李輝.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2000(02)



本文編號(hào)：3332934