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叶轮设计对车用涡轮增压器压气机的效率及噪声影响的研究
| 论文题名： | 叶轮设计对车用涡轮增压器压气机的效率及噪声影响的研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;涡轮增压器;压气机;叶轮结构;噪声控制 |
| 摘要： | 在汽车保有量不断增高的今天，汽车尾气排放已成为城市污染的主要来源之一。日益严苛的机动车尾气排放限制和高昂的油价使得汽车发动机小型化成为技术发展的大势所趋。而涡轮增压技术正是发动机小型化的核心所在。在车用涡轮增压器中，压气机是压缩空气的做功核心部件，效率和噪音是评价压气机好坏的重要指标。现有的研究多数只关注到其中的某一个优化目标，很少同时对两个目标进行优化。本文通过改变压气机叶轮的结构参数，对不同参数下的压气机模型进行数值模拟仿真，利用仿真得到的结果来探讨叶轮结构参数对压气机效率和噪声的影响并且通过双目标优化得到最优的结构参数组合。 首先，本文基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)分析工具ANSYS中的组件BladeGen对叶轮模型进行参数化建模，并分别完成不同参数叶轮模型和流道模型的建立;利用TurboGrid完成拓扑结构设计和网格划分，在CFX中设置边界条件、选择湍流模型和噪声模型等仿真参数，并利用CFX-Solver求解器的稳态模型对车用涡轮增压器压气机叶轮的工作进行仿真。 其次，在合理的叶轮结构参数范围内设计不同参数水平的正交试验。对数值模拟正交试验进行结果整理，通过极差分析法和拟合分析法评价各结构参数对压气机效率、噪声影响的显著性，通过多项式回归的方法，分别拟合各结构参数与效率和噪音的影响效应曲线，给出参数与优化目标间的关系，结合CFX后处理云图、矢量图、迹线图等可视化工具分析各结构参数对于离心式压气机效率和噪声的影响方式和机理。 最后，用直观分析法和综合评分法进行效率、噪声的双目标优化，得到最优的叶轮参数组合并与初始模型进行对比。 本文优化得到的最优叶轮参数组合达到设计目标，通过双目标优化方法提升了初始模型的效率和噪声表现;研究过程中得到的分析结果可为车用涡轮增压器压气机的开发提供理论和数据支持，有助于提高并改善车用涡轮增压器压气机的开发成本和设计效果。 |
| 作者： | 芦建斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 胡树根;宋小文;黄长林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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