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双螺杆机械增压器流动特性数值分析
| 论文题名： | 双螺杆机械增压器流动特性数值分析 |
| 关键词： | 汽车发动机;双螺杆机械增压器;流动特性;数值模拟 |
| 摘要： | 我国城市交通车速经常处于中低速范围,怠速时间长,发动机工况交替频繁,双螺杆机械增压器优良的低速扭矩特性和良好的瞬态响应性,使其具有巨大的市场潜力。因此,双螺杆机械增压器成为增压技术的研究热点。 双螺杆机械增压器存在回流冲击、排气压力脉动、泄漏和流动损失等问题,它们严重地影响了增压器的性能,因而,需要对双螺杆增压器流动特性进行分析。双螺杆机械增压器流动特性很难用理论和试验获得,而CFD方法在实际工程领域的应用日益成熟,可以很方便地应用于双螺杆机械增压器流动特性的分析。因此,本文针对双螺杆机械增压器存在的泄漏等问题,采用CFD方法对增压器流动特性进行三维非稳态数值模拟分析。 本文采用八套双螺杆增压器初始网格模型,应用FLUENT软件动网格模型,配合FLUENT软件命令流文件进行非稳态多工况数值模拟,实现了双螺杆机械增压器三维非稳态流动特性数值模拟。通过对模拟计算结果分析可知,增压器流场整体分布呈现一定规律,从吸气孔口到排气孔口,压力场和温度场分布呈增加趋势。通过引入不均匀度的概念,对排气压力脉动曲线进行分析可以得到,在不同转速和压比下,排气压力都以相同的转子转角为周期,而且转子转速越高,脉动频率越高。处于排气过程的齿间容积内气体压力低于或高于排气背压,都会在排气孔口处和齿间容积内形成回流冲击,其中排气孔口处的涡流的大小直接影响着排气压力脉动的剧烈程度。合适的增压比和转子转速,对排气压力脉动具有重要影响。 双螺杆增压器内部间隙是其安全运行的必备条件之一,同时也是影响增压器流量和绝热效率的重要因素。由于各个齿间容积间存在压力差,气体在压差作用下通过间隙泄漏,造成流量降低,同时使齿间容积内的流场分布复杂化,形成涡流。通过对增压器流动特性分析发现,因泄漏而形成的涡流,是增压器流动损失的主要组成部分。因此,双螺杆增压器的内部间隙,包括阴阳转子啮合间隙、转子齿顶与增压器壳体内壁间隙和转子端面与排气端面间隙,以及进气容腔,严重影响着增压器的流量和绝热效率。 通过对双螺杆增压器特性曲线分析得到,当转速一定时,随着压比的升高,各个齿间容积之间的压差变大,泄漏进一步加剧,使得增压器流量降低;在一定压比下,随着转速的增加,增压器流量与转速之间呈接近线性的变化趋势。同时增压器绝热效率随转速的升高呈先增后降趋势,在7000r/min左右存在峰值,约为45%。 |
| 作者： | 武宪磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡玉平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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