發(fā)布時(shí)間：2019-11-22 05:07

【摘要】：內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排是當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn)之一，而渦輪增壓已成為其重要技術(shù)措施。隨著渦輪增壓壓比的提高以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍的拓寬，壓氣機(jī)需要具備更加寬廣的穩(wěn)定工作范圍以及更高的效率。壓氣機(jī)的擴(kuò)穩(wěn)增效成為渦輪增壓研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文對(duì)離心壓氣機(jī)彎葉型及其與機(jī)匣處理的耦合擴(kuò)穩(wěn)增效機(jī)理進(jìn)行了研究。研究中實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)研究探明彎對(duì)壓氣機(jī)性能曲線的影響，得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的仿真則對(duì)其影響機(jī)理進(jìn)行具體分析。本文得到如下結(jié)論。 彎葉型對(duì)壓氣機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的MAP圖影響顯著。負(fù)彎使得MAP圖低轉(zhuǎn)速時(shí)保持不變，高轉(zhuǎn)速時(shí)向左偏移。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下負(fù)彎2mm增大了壓氣機(jī)喉口截面積，提高堵塞流量4.1%；惡化喘振工況二次流，增大喘振流量3.9%。彎對(duì)流量范圍影響不大。近喘振工況下，近吸力面向葉頂遷移的二次流動(dòng)能較小，負(fù)彎在葉片前緣頂部形成鞍點(diǎn)，并與逆流作用在壓力面形成分離泡。葉尖分離加劇了葉頂?shù)湍芰黧w的堆積。正彎對(duì)此分離泡有削弱作用，改善了流場(chǎng)，從而使喘振流量減小。 在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，負(fù)彎2mm將最高效率提高3.8%，正彎4mm將其降低2.0%。葉頂?shù)湍芰黧w構(gòu)成了壓氣機(jī)流動(dòng)損失的主要部分，而吸力面和壓力面向葉頂遷移的二次流是葉頂?shù)湍芰黧w的主要來源。在最高效率點(diǎn)，彎主要影響到吸力面二次流。近吸力面向葉頂遷移的二次流在最高效率點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大，負(fù)彎在吸力面中部形成鞍點(diǎn)，使得吸力面邊界層內(nèi)低能流體在葉中處分離，阻止了葉片前半部低能流體向葉頂?shù)倪w移，從而減小了壓氣機(jī)損失。 自循環(huán)機(jī)匣處理是離心壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)行之有效并經(jīng)常使用的技術(shù)措施，本文對(duì)彎與機(jī)匣處理的相互作用進(jìn)行了研究。機(jī)匣處理與彎影響堵塞流量的機(jī)理相對(duì)獨(dú)立，但機(jī)匣處理削弱了彎對(duì)壓氣機(jī)喘振流量的影響。負(fù)彎2mm堵塞流量仍增加3.95%，喘振流量?jī)H增加1.97%。加入機(jī)匣處理后，機(jī)匣處理在葉頂引入射流，阻斷了近吸力面二次流的向上遷移，負(fù)彎吸力面鞍點(diǎn)下移，在近設(shè)計(jì)工況中利用鞍點(diǎn)來阻止葉根低能流體向葉頂遷移的作用得以恢復(fù)，減少了葉頂?shù)湍芰黧w的來源。機(jī)匣處理與負(fù)彎2mm耦合，使得設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)穩(wěn)定工作范圍提高3.34%。利用性能改進(jìn)的彎葉型壓氣機(jī)，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)額定點(diǎn)功率提高3.7%。
【圖文】：

各行業(yè)石油消耗量（萬(wàn)噸）及交通運(yùn)輸業(yè)消耗石油[2]在 2012 年發(fā)布的最新報(bào)告，在全球的 CO2耗的 CO2占比達(dá)到 22%左右，其中道路交通燃機(jī)是絕大部分道路交通工具和工程機(jī)械的動(dòng)我國(guó)能源安全還是對(duì)人類生存環(huán)境都有極為農(nóng)、林、牧、漁交通運(yùn)輸建筑業(yè)工 業(yè)交通運(yùn)輸占比

濟(jì)性區(qū)域向常用工況移動(dòng)，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能（圖 1.4）。此外，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通過提高進(jìn)氣壓力而使得泵氣功由負(fù)轉(zhuǎn)為正，，通過提高升功率而減小摩擦損失的占比，也是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)排放性能提高的重要原因[8（a）大排量自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能 （b）小排量增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能圖1. 4 增壓縮小排量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH452

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564325