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高增压比增压器气动噪声仿真与实验研究
| 论文题名： | 高增压比增压器气动噪声仿真与实验研究 |
| 关键词： | 船用涡轮增压器;仿真分析;气动噪声;数值模拟 |
| 摘要： | 随着废气涡轮增压器在内燃机上的广泛应用，内燃机的动力性、经济性和排放特性等都得到进一步提高，而增压器带来的噪声与振动问题也日益受到关注，因此对涡轮增压器压气机气动性能的研究分析及优化，对压气机性能提升和噪声控制都具有重要的意义。本论文以某型号船用涡轮增压器压气机为研究对象，在整理和总结国内外对于涡轮增压器流场及声场研究的基础上，通过整周数值模拟方法，对研究对象进行三维、粘性、可压缩的流场数值分析以及气动噪声的仿真预测，并通过试验测量进一步分析其噪声的频谱特性及机理，最后针对性的进行压气机结构优化，以提高压气机性能。 本文首先利用三维建模软件建立了压气机的三维实体模型，并借助ANSYS FLUENT软件平台，分成多个区域对压气机内部流动进行了三维、稳态、粘性、可压缩的数值仿真，根据数值模拟结果分析了不同工况下压气机内部的流动特性及其变化规律，详细分析研究了压气机叶轮、扩压器以及蜗壳内的气体压力、马赫数等状态参数的分布规律以及成因。 压气机声场主要通过宽带噪声法和声类比法来分析压气机的噪声分布规律及其产生机理。宽带噪声法是基于定常流场分析，根据定常流动数值模拟分析不同工况下宽带噪声源的分布特征。声类比法的分析则是基于非定常流场的数值模拟，通过对比不同工况下压气机内不同位置观测点离散噪声频谱，分析其频谱特性和形成机理。开展了涡轮增压器的辐射噪声测量工作，根据所测结果分析了涡轮增压器辐射噪声的主要组成部分和频谱特性，并且分析了随着工况的变化涡轮增压器辐射噪声成分的变化。 在流场和声场的数值仿真以及实验测量的基础上，对于压气机的改进设计通过增加自循环机匣结构，分析了自循环机匣结构对压气机内部流动影响，设计了不同几何参数的自循环机匣，以叶轮静压比和扩压器静压恢复系数作为评价标准，分析了自循环机匣几何参数中的后槽宽度对压气机性能的影响。 通过本文的相关研究，拓宽和加深了对于压气机流动数值模拟方法的认识，详细研究了压气机内流动分布、流动特性以及形成机理，对比了不同工况下的压气机流动的变化，分析阐述了气动噪声源分布、频谱特征及其产生机理，压气机的优化改进则是分析不同几何参数的自循环机匣对于压气机性能的影响，改进方案对压气机性能提升、稳定运行裕度扩大具有借鉴作用。 |
| 作者： | 仲启东 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 温华兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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