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原文传递汽油机电动压气机叶轮结构优化

论文题名：	汽油机电动压气机叶轮结构优化
关键词：	汽油机;电动压气机;叶轮结构优化;增压器;数值模拟;燃油经济性
摘要：	随着汽车工业的迅速发展，能源短缺和环境污染问题日益突出。采用发动机增压技术不仅能够提高发动机功率，改善经济性，而且能够降低排放，因此涡轮增压技术在汽车上得到了广泛应用。压气机叶轮作为增压器主要的做功部件，其结构形式直接影响着压气机的效率、压比，进而影响着发动机的燃油经济性以及排放特性等。因此国内外众多学者纷纷致力于叶轮结构的优化研究。计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）作为一种流体分析的手段，不但可以方便快速的得到压气机的各个参数对压气机的效率和压比的影响，为压气机叶片优化设计提供理论与实践参考价值，而且可以对设计结果进行预测，从而在设计阶段就可以对叶片进行分析和优化，不但加快了研发周期，还降低了研制风险与费用。因此，采用CFD方法对压气机流场进行分析以优化压气机叶轮具有重要的意义。　　本文以某型号车用电涡轮增压器用压气机为研究对象，首先进行发动机的台架试验以研究该压气机对发动机性能的影响。通过发动机在不同节气门开度工作条件下，压气机在发动机进气总管中的实际压力贡献，了解了压气机的实际工作特性，再结合发动机的多数工况，确定了压气机的优化转速。　　根据实验环境条件，利用仿真软件FLUENT对压气机进行了数值模拟，通过对其流场进行分析得知：流场内各个流动参数的变化趋势与理论分析相一致，数值模拟可以较好的反映出压气机内气体的流动状态。　　在压气机叶轮原始结构的基础上，利用数值模拟技术研究了叶轮叶片数量、叶片入口倾斜角度、组合叶片、叶片形状以及叶片出口角对压气机压比的影响。通过对其流场的压力云图、速度矢量图、流体迹线图等进行分析，得出：出口角为55°的 S型叶片的压气机，压比最大，性能最优。　　利用3D打印技术把叶片入口倾斜角为10°、14°和不同出口角的S型叶片的叶轮加工出来，并搭建实验台进行静态试验。实验数据表明：出口角为55°的S型叶片的压气机，在压气机的全部工作范围内，流量都高于原叶片，压气机性能最优。
作者：	李小燕
专业：	载运工具运用工程
导师：	李宏刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北林业大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文