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涡轮增压器压气机效率损失因素分析与试验探究
| 论文题名： | 涡轮增压器压气机效率损失因素分析与试验探究 |
| 关键词： | 汽车发动机;涡轮增压器;离心压气机;能量利用率;叶顶间隙;流道粗糙度;叶片数;叶片厚度 |
| 摘要： | 随着整个社会对机动车环保和节能问题的重视，涡轮增压技术作为有效的技术措施之一也受到了相应的重视，目前其在车用发动机上的应用已经非常普遍，对发动机的动力性、经济性和排放均有很大程度的改善。涡轮增压器作为废气能量再利用装置，能否高效地转化废气能量并传递给进气成为评价增压器的重要指标之一。涡轮增压器的效率由涡轮机和压气机两部分共同决定，为了提高涡轮增压器的效率进而提高发动机性能，研究压气机和涡轮效率的进一步提升是非常重要和有意义的。 本文基于商用CFD软件NUMECA对涡轮增压器离心压气机在不同工况下的性能和流场进行了系统的分析。主要从三个能量损失方面进行研究:叶顶间隙、流道粗糙度和叶轮叶片数及叶片厚度。结合实际生产和理论提出了一系列的优化方案，并最终进行集成，旨在提高压气机的能量利用率，从而最大限度地利用涡端传递的能量。 本文以一台量产的涡轮增压器为研究对象，先通过实验值进行计算模型的标定，进而进行了叶顶间隙的研究。由于各种原因，叶顶间隙对旋转透平来说是不可避免的。但是压气机工作时气体会通过叶顶间隙由叶轮压力面向叶轮的吸力面泄漏，从而与主流发生耦合，造成比较大的能量损失。本文基于前人的研究经验，探究不同位置叶顶间隙对于压气机效率损失的影响程度，提出了一种可行的叶顶间隙设置方法，并对不同工况下的压气机性能和流场进行了分析。此外，本文对涡轮增压器的压气机不同位置的流道粗糙度进行独立设置，以此为变量进行压气机性能分析，并在流场角度进行探究，为实际生产提出了一套优化设计方法。本文还进行了叶片数和叶片厚度对于压气机效率的影响的分析。首先，叶片数和叶片厚度与压气机进气阻力之间存在明显的关系，此外，这两者也会对压气机内部的流动产生很大的影响，因此对叶片数和叶片厚度进行研究并找出两者的优化匹配对于提高压气机效率十分重要。 在模拟计算及分析的基础上，本文进行了集成优化后的涡轮增压器与原型之间的性能对比试验，结果表明试验数据与模拟分析结果吻合较好。 |
| 作者： | 卢广超 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 王志明;王桂华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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