浅谈涡轮增压器压气机性能优化设计-精品文档.docx
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1、浅谈涡轮增压器压气机性能优化设计摘要:从叶轮、扩压器、叶轮与压壳间隙个方面对压气机性能进行了优化设计、计算与试验研究,结果表明,径斜流式叶轮压气机较径流式叶轮压气机效率更高,弧形出口扩压器压气机较平行直面出口压气机压比和效率更高,减少压气机叶轮与压壳间隙可改善压气机性能,同时减小增压器叶轮与压壳间隙和涡轮与涡轮壳间隙,能够改善增压器与发动机的匹配性能。关键词:涡轮增压器;压气机性能;优化设计;叶轮;扩压器;间隙涡轮增压器下面简称“增压器能够提高发动机动力性,改善燃油经济性,降低排放、噪声和实现高原功率恢复。离心压气机下面简称“压气机是增压器的重要组成部件,其参数设计和性能匹配直接影响增压器及发
2、动机性能。国内对压气机性能开展的研究很多,张虹等研究了压气机叶轮几何参数的优化设计方法,分析了几何参数对压气机性能的影响,建立了压气机设计系统几何参数的优化策略;彭森等研究了前倾角对压气机性能的影响,发如今一样流量情况下,随前倾角的增大,叶轮压比下降,适宜的前倾角有利于扩大压气机工作范围,改善流道内的流动,提高等熵效率;梁晓瑜等采用软件分析了压气机的内部流动情况,对叶轮长短叶片的凹凸面进行了速度场和压力场的计算分析;张希以缸内直喷汽油机为背景,开展了压气机的设计与优化,研究了压气机进出口几何参数对压气机不同工况性能的影响,发现叶轮进口相对直径、进口叶尖角、出口相对宽度以及出口后弯角是影响压气机
3、性能的主要参数,其中叶轮进口直径和进口叶尖角对压气机的压比和效率影响较大,叶轮进口直径对喘振边界影响较大,叶轮出口宽度和后弯角对堵塞边界影响较大;周成尧等研究分析了压气机叶轮进出口速度三角形、压气机构造参数、几何参数等对增压器压气机空气动力学性能的影响,并对各参数的经历设计值进行了总结。压气机主要由进气道、叶轮、扩压器、集气器压气机蜗壳组成,通过对空气做功,引导气流更好的进入工作叶轮。扩压器的作用是对经叶轮压缩后的空气进一步压缩。压气机蜗壳的作用是进一步将空气的动能转换为压力能。压气机的每一个部分及叶轮与压壳之间的间隙都对压气机性能有重要影响,其中叶轮、扩压器、压气机蜗壳对压气机性能影响相对较
4、大些。叶轮优化设计叶轮的作用是将旋转叶轮吸收的机械能转变为压力势能及速度动能。现有压气机叶轮出口构造普遍为径流式见图,将叶轮出口构造优化设计成径斜流式见图,可降低空气在叶轮出口处的气流流动损失。径斜流压气机叶轮其叶轮出口采用斜流和径流相结合,叶轮斜流出口斜边与径流出口边线的相交处采用圆弧过渡,以减少相交处应力集中。斜流出口能够改善因叶轮轮缘曲率太大而导致的叶轮出口展向流场分布不均匀的状态,径流出口能够平衡因斜流出口设置不当而导致的扩压器入口轮毂处出现回流的情况。通过斜流出口与径流出口的有效组合,可明显改善叶轮轮毂和轮缘两侧的流场,使无叶扩压器入口流场分布更理想,可提高压气机效率和流量范围。在某
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