本文關鍵詞：基于數(shù)值模擬的渦輪增壓器壓氣機進氣結構設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：渦輪增壓器借助發(fā)動機工作所排出的廢氣來驅(qū)動壓氣機壓縮空氣,提高了單位時間內(nèi)進入發(fā)動機氣缸的空氣總量,使燃油能夠有足夠的空氣進行充分地燃燒,最終提升燃油的燃燒效率而被廣泛地研究。為了應對當今發(fā)動機的復雜工況,更高的渦輪增壓器性能要求被提出。在渦輪增壓器工作時,壓氣機的性能最終影響著渦輪增壓器的性能,而壓氣機的各部件結構及其參數(shù)尺寸決定著壓氣機工作時的性能。因此,對壓氣機結構及參數(shù)進行設計與研究對于提升渦輪增壓器的性能有很大的促進作用。因為壓氣機結構和流場的復雜性,提出個能有效地在擴寬壓氣機工作流量范圍和提高最高壓比的壓氣機結構是很具挑戰(zhàn)性。本課題借助于計算流體力學對渦輪增壓器壓氣機的進氣結構設計與研究。首先,研究進氣端回流槽寬度對壓氣機性能的影響,其次,在進氣結構回流槽參數(shù)優(yōu)化的基礎上,研究進氣端機閘處理結構中的導葉片對壓氣機性能的影響。在壓氣機計算模型的建立中,首先利用逆向工程設計方法建立本課題研究所用的渦輪增壓器壓氣機幾何模型。其次對壓氣機進行網(wǎng)格劃分,在對壓氣機網(wǎng)格劃分中,提出了一種適用于渦輪增壓器壓氣機流場的網(wǎng)格劃分方法。在渦輪增壓器壓氣機數(shù)值模擬研究中,通過對進氣結構中回流槽寬度的研究表明：擴寬回流槽寬度有助于延遲壓氣機喘振極限到來和擴寬壓氣機流量寬度,但是由于氣體由葉輪進入機閘再循環(huán)而引起的摩擦和混合損失使得壓氣機在各測試點的效率隨著回流槽寬度的增加而降低。在進氣端機閘結構的設計與研究中,提出了在機閘結構中加入導葉片,將兩種不同葉形的導葉片安裝于機閘腔體內(nèi),研究機閘中的兩種葉形的導葉片對壓氣機性能的影響。研究結果表明：機閘中導葉片有助于延遲喘振極限的到來、擴寬流量范圍和提高最高壓比,并且圓弧形導葉片對壓氣機性能的提升優(yōu)于直線形導葉片。最后通過設計與研究,提出了一種有效改善壓氣機流量和壓比性能的壓氣機進氣結構。本課題設計提出的進氣結構相比原始進氣結構在80000rpm和100000rpm轉(zhuǎn)速下,喘振極限流量分別降低了27%與11%,流量寬度分別擴寬了30%與14%,最高壓比分別提高了2.4%與2.1%。本課題通過對渦輪增壓器壓氣機進氣結構進行設計與研究,在原有的壓氣機進氣結構上提出了新型進氣結構,有效地降低了壓氣機喘振極限流量,擴寬了流量寬度,提高了最高壓比。
【關鍵詞】：壓氣機 數(shù)值模擬 進氣結構 回流槽 機閘處理
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究的理論與實際意義8-10
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容13-16
• 第二章 壓氣機逆向工程設計16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 葉輪逆向設計16-21
• 2.2.1 葉輪數(shù)據(jù)的測量方法17-19
• 2.2.2 葉輪逆向設計方法19-20
• 2.2.3 葉輪實體的生成20-21
• 2.3 蝸殼逆向設計21-22
• 2.3.1 蝸殼參數(shù)測量方法21
• 2.3.2 蝸殼流場建模21-22
• 2.4 進氣端與擴壓器的逆向設計22-23
• 2.4.1 進氣結構設計22-23
• 2.4.2 擴壓器模型設計23
• 2.5 壓氣機幾何模型的建立23-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第三章 壓氣機計算模型的建立25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 控制方程25-27
• 3.2.1 連續(xù)性方程25-26
• 3.2.2 動量守恒方程26
• 3.2.3 能量守恒方程26-27
• 3.3 湍流的數(shù)值模擬方法及模型27-30
• 3.3.1 湍流的數(shù)值模擬方法27
• 3.3.2 湍流模型27-29
• 3.3.3 壁面函數(shù)29
• 3.3.4 離散方法29-30
• 3.4 計算模型的網(wǎng)格劃分30-33
• 3.4.1 網(wǎng)格生成技術30
• 3.4.2 壓氣機流場的網(wǎng)格劃分30-32
• 3.4.3 流場域間的網(wǎng)格連接方法32-33
• 3.5 邊界條件的設定33-34
• 3.5.1 邊界條件的設定33-34
• 3.5.2 求解器的設定34
• 3.5.3 計算收斂的判斷34
• 3.6 本章小結34-36
• 第四章 進氣端回流槽寬度的研究36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 壓氣機性能參數(shù)與評價指標36-39
• 4.2.1 葉輪進口三角形36-37
• 4.2.2 絕熱性能指標37
• 4.2.3 絕熱效率的計算37-38
• 4.2.4 流量特性38-39
• 4.3 機閘作用的分析39-40
• 4.4 不同回流槽寬度的分析40-49
• 4.4.1 性能分析40-44
• 4.4.2 不同回流槽寬度的機閘流量分析44-47
• 4.4.3 不同回流槽寬度的軸向速度分析47-49
• 4.5 壓氣機流場分析49-52
• 4.5.1 葉輪流場分析49-50
• 4.5.2 蝸殼流場分析50-51
• 4.5.3 壓氣機靜壓與速度分析51-52
• 4.6 本章小結52-54
• 第五章 進氣端機閘結構的設計與研究54-63
• 5.1 引言54
• 5.2 新型進氣結構的性能分析54-56
• 5.2.1 新型進氣結構的設計54-55
• 5.2.2 新型進氣結構的性能分析55-56
• 5.3 不同進氣結構的流量分析56-59
• 5.3.1 流量曲線分析56-57
• 5.3.2 流場分析57-59
• 5.4 不同進氣結構的軸向速度分析59-61
• 5.4.1 機閘出口軸向速度曲線分析59-60
• 5.4.2 軸向速度流場分析60-61
• 5.5 不同進氣結構的葉輪進氣端切向速度分析61-62
• 5.6 本章小結62-63
• 結論與展望63-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 個人簡歷及在學期間參與的科研項目和成果70

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