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基于ANSYS车用涡轮增压器压气机流场计算与分析
| 论文题名： | 基于ANSYS车用涡轮增压器压气机流场计算与分析 |
| 关键词： | 车用涡轮增压器;压气机;叶轮设计;流场模拟;压比;效率性能 |
| 摘要： | 径向压气机是车用涡轮增压器重要部件之一，研究表明，涡轮增压器压气机的性能对涡轮增压器的性能和效率有着重要的影响。然而压气机叶轮参数设计合理性是影响压气机压比与效率性能最主要的原因。设计合理的压气机，能够尽可能地使压气机内部气流均匀分布，减少流动损失，降低气流进入叶轮时的冲击，防止产生回流、旋流、突扩等现象，从而有效提高压气机的压比以及效率。 本文以某款车用废气涡轮增压器压气机为研究对象，利用CFTurbo软件建立压气机流场域模型，使用ANSYS流体分析软件Fluent对压气机流场域的温度场和压力场进行了数值模拟计算，并对数值模拟计算结果进行了分析，得出了压气机流场域的温度场和压力场的变化规律;同时，模拟计算了五种不同转速工况下压气机效率和压比与质量流量的关系。在此基础上，以现有压气机叶轮设计参数为参考，分别选取三种不同的叶片进口结构角、叶片叶顶间隙、叶轮出口宽度以及叶片出口结构角参数，采用单一因素分析法，分别数值模拟计算了压气机流场域内的温度场和压力场，并对计算结果进行了对比分析，得出了最优设计参数。最后，以最优单一设计参数为依据，在试验平台上对压气机的使用性能进行了试验，并将试验值与模拟值进行对比与误差计算，验证了数值模拟的可靠性。本文主要研究成果如下: 1.压气机流动气体压力在从叶轮到扩压器过程中逐渐升高，再从扩压器到蜗壳流动气体压力有所降低;压气机内部气流流动紊乱，在叶轮与扩压器连接部分存在旋流，气体温度急剧升高，流动损失增大，压气机性能降低。 2.模拟计算了65000rpm、75000rpm、85000rpm、95000rpm以及105000rpm等五种工况下的压气机效率和压比与质量流量关系，分析表明:随着质量流量的不断增大，不同转速工况下的压气机效率先增大后减小，而压气机的压比递减。 3.叶片进口结构角为64°、叶片叶顶间隙为0.1mm、叶片出口宽度为4.5mm、叶片出口结构角为45°时，压气机的压比以及效率明显优于其他参数，压气机性能更佳。 |
| 作者： | 刘政伍 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 汤小红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南林业科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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