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基于FLUENT的涡轮增压器流场分析与优化
| 论文题名： | 基于FLUENT的涡轮增压器流场分析与优化 |
| 关键词： | 涡轮增压器;叶轮;流场分析;数值模拟 |
| 摘要： | 大量研究表明，涡轮增压器涡轮机内部的压力、速度、温度分布对涡轮增压器的性能和效率有重要的影响。合理的设计蜗壳及叶轮，能够使蜗壳出口的气流均匀分布，减少流动损失，同时能减少气流进入叶轮时的冲击，防止产生回流、旋流、突扩等现象的产生，从而有效提高涡轮增压器的效率。由于涡轮增压器内部结构复杂，采用实验方法研究其内部流场需要耗费大量的人力和时间，因此本文采用CFD方法对涡轮增压器内部流场进行仿真，并对其压力、速度、温度进行可视化输出。 本文在分析了国内外对涡轮增压器流场研究的基础上，研究了计算模拟软件和相关的数学模型，分析时分别考虑了蜗壳和叶轮的相互作用以及非均匀气流对增压器流场和性能造成的影响。首先利用三维绘图软件CATIA建立了包含排气歧管、蜗壳、叶轮的三维流场分析模型。在GAMBIT中划分网格后导入FLUENT中给边界赋值，进行涡轮增压器三维稳态数值模拟，研究四管分别进气时涡轮增压器的压力、速度、温度分布情况。然后通过编写UDF，控制排气歧管四个入口按照发动机的实际排气顺序分别进气，完成涡轮增压器瞬态数值模拟。通过稳态和瞬态的对比分析，发现采用两种模拟方法时涡轮端压力、速度和温度分布基本呈现出相同的趋势:蜗壳内流动符合渐缩形喷管的流动情况，靠近壁面处由于流体粘性力作用压力较大，从蜗壳近壁面到蜗壳出口压力逐渐降低，气体流速逐渐升高;蜗壳出口周向压力分布基本一致，基本呈现均匀降低趋势。 在此基础上，改变涡轮增压器涡轮叶片个数、叶片厚度、叶轮进口直径、叶轮出口直径，分别进行相应的三维稳态流场分析，分析比较各个蜗壳压力、速度分布及涡轮进出口的相应参数，从而得出叶轮叶片个数、叶片厚度、叶轮进口直径、叶轮出口直径参数对涡轮增压器性能的影响，为涡轮增压器的优化设计提供有价值的参考。 |
| 作者： | 符丁元 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 袁守利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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