离心压气机叶轮顶切的数值研究

通过数值模拟方法研究了叶轮顶切程度对压气机性能影响的规律,并进行了相应的流动机理分析。研究表明,叶轮顶切后虽然压气机整体性能略有降低,但可以使性能曲线整体向小流量方向偏移,是一种不需重新设计就可以满足小排量发动机增压匹配要求的简单有效的方法,为采用叶轮顶切方法实现压气机产品系列化提供了依据。     

某新型压气机的仿真与试验交互验证设计研究

采用增压器台架试验与模拟计算相结合的方法对一新型压气机开展研究。首先针对压气机首轮性能试验与预测相差较大的问题,详细分析了原样机的特性并进行了三维数值模拟,依据样机分析与数值分析的结果针对性地提出了多方面的改进措施,包括变换壳体支撑型式、消除加工误差、优化高压级叶轮等。再对改进后的压气机进行了试验,新一轮样机的台架试验最终满足设计要求。     

离心式压气机可控负速度设计——等临界角速度设计的建议

本文根据离心式压气机工作时,叶轮流道中气体微团的流动的相对速度在垂直于叶轮转轴的径向平面上投影的二元分析,并利用流道中叶片压力面上出现负速度时的叶轮转速与投影在该平面上的气流平均速度、叶轮主要的几何参数的关系式,分析了国内外一些离心式压气机在设计工况下叶轮出口段流道中存在负速度的情况与实验所测得的压气机性能的关系之后,提出离心式压气机叶轮流道出口段可控负速度设计—沿叶轮半径等临界角速度设计的建议。本设计方法可作为详细计算三元流场之前,初估叶轮的几何参数(Z、β_Γ、R_K、b等)之用,这样可以减少验算三元流场的计算方案,节省电算费用。对没有条件进行电算的地区或单位,可以用本方法近似地验算叶轮出口段流场,供选取设计方案时参考。     

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

以某废气涡轮增压柴油机为研究对象,以提高发动机性能为目标,使用CFD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。通过分析叶轮内部流场,将叶轮叶片的叶型进行了改进设计,叶轮内部流场得到了优化。通过CFD计算得到了优化后的压气机MAP图,并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。结果表明,根据CFD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性,优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。     

低压EGR冷凝水对压气机叶轮性能和结构破坏的影响研究

在发动机与整车上对低压EGR系统冷凝水的研究表明,压气机前管路中存在的气流裹挟的水珠和沿壁面流动的稀疏水膜对压气机叶轮构成潜在损伤风险,此外压前管路存在积水区,积聚的冷凝水遇冷结冰而被吸入也将对压气机叶轮形成潜在的损伤风险.针对以上情形分别设计试验,结果表明压气机叶轮主要受气流裹挟进入的冷凝水损伤,壁面流形式的冷凝水对叶轮几乎无损伤,在有限次数的极端情况下,压前冷凝水积聚区结冰对叶轮损伤的风险也很小,而叶轮镀层的应用能够显著降低冷凝水对叶轮的损伤,因此设计上应尽量减少随气流裹挟进入压气机的冷凝水.本研究为低压EGR系统设计以及压气机叶轮预防低压EGR系统冷凝水破坏提供了设计参考.     

增压器叶轮型面的精确测量——IOTAP三维坐标仪的开发应用

<正>一、前言 涡轮增压器的压气机叶轮和涡轮叶轮是具有复杂空间曲面的关键零件。对自己设计制造的叶轮型面进行精确测量,可以查得设计与制造的差别,以便改进生产环节,直到生产合格的叶轮。对国外引进样机的叶轮型面进行精确测量,可了解其设计特点,提高我们的设计水平。 我所80年从意大利购进“IOTAP”三维座标仪,经过我们几年来的开发应用及对某些设备附件的改装,已能精确测量叶轮叶型。自81年起,我们根据叶轮型面的成型原理,进行了各种测量方案对比,采用自动测量和手工绘制放大图相结合的方法来提供实物图纸,经过反复摸索,终于在现有条件下成功地测绘了我所产品125JB增压器及国外增压器3LDZ、4MF755、4HD、TV-50、TV-81、K-42等的压气机叶轮和涡轮叶轮,为设计制造提供了大量数据。     

离心式压气机等熵过程热力计算方法

以往的离心式压气机一元流动热力计算,一般采用两种方法,一是计算叶轮通流内的流动损失,二是凭经验选择叶轮多变效率。这两种方法都是先计算叶轮多变指数,然后再用多变过程来计算叶轮出口处气动参数及几何参数。这种计算很复杂,工作量大,而且,对于不同型式的压气机,如何准确地、合适地选择叶轮多变效率是比较困难的。本文提出的用等熵过程代替多变过程,方法简捷,经实践证明是可行的。     

可变截面涡轮增压器离心式压气机的研制

为了控制军用可变截面涡轮增压器的喘振和满足其空气流量的要求,现已研制成一种离心式压气机的可变几何形状扩压器。此外还研制和试验了以下二种压气机叶轮:径向叶轮和后弯叶轮。 性能试验结果表明,可变几何形状压气机在所要求的大多数工况下,达到了流量和效率的指标。由工作曲线图可以看出,后弯叶轮比径向叶轮好。在空气流量大的工况下(在发动机额定转速时)后弯叶轮的压气机效率已高达80％;只是在空气流量非常小的工况下(发动机在最低工作转速时)由于叶轮开始失速,引起效率下降。因此可以确认:可变几何形状压气机适用于效率高和流量范围宽的涡轮增压器。     

离心式压气机叶轮的加工

<正> 对于中小型燃气轮机和增压器采用的离心式压气机来说,制造其叶轮的叶片时,可采用精密铸造法或切削加工法(后者包括仿形加工及数控加工,目前,数控加工用得较普遍)。究竟选用哪一种方法,要根据材料的性质、尺寸,精度、制造的周期以及是否批量生产等因素来决定。一般来说,铸造法适合于批量生产,而切削法(数控加工法)则适于非批量及试验性生产。此外,对于难于铸造的材料或大件的生产,切削法也比较适合。 本文论述了叶轮的切削加工,对其关键部分,即叶片的数控加工过程中使用的机器,专用刀具以及数控磁带的制作方法等,作了简单的介绍。     

增压器零件深孔滚压工艺研究

通过对孔的滚压工艺研究 ,解决了增压器零件轴承体、压气机叶轮深孔加工工艺问题     

筑路机械中螺毂叶片的建模与精密加工仿真

针对筑路机械中发动机与空调压缩机上叶片的建模与加工比较复杂的现象,在分析叶片曲面建模方法的基础上,通过使用UG NX4.0与Master CAM相配合的方法进行加工的优化仿真,生成NC代码,并对加工误差进行了分析仿真结果表明,此方法能有效提高筑路机械上叶片的三坐标数控加工效率和精度,改善叶片表面加工质量。     

叶轮出口结构形式对压气机性能及轴向载荷影响分析

采用Numeca数值分析软件分析了3种不同出口结构形式的压气机叶轮性能,等出口大径情况下径流叶轮压比最高,斜流叶轮压比最低,效率方面则是半斜流叶轮最高。通过压气机流场分析发现,各转速小流量下,径流叶轮在叶轮出口轮缘一侧产生大范围的回流,斜流叶轮则在轮毂一侧产生较大范围的回流,而半斜流叶轮兼有径流叶轮和斜流叶轮设计特点,轮毂和轮缘两侧的流场均得到明显改善。在堵塞流量附近工况点,半斜流叶轮和斜流叶轮出口相对马赫数较径流叶轮略小,利于堵塞流量的增加。通过轴向载荷分析发现,由于斜流叶轮和半斜流叶轮相比等直径的径流叶轮压比较低,导致由压气机轮背指向压气机进口的轴向力减小,使得整个增压器转轴有向涡端运动的趋势,由此容易导致止推轴承压端磨损严重;与此同时,转轴移动也会使得叶轮与压气机蜗壳的轴向间隙增大,导致半斜流叶轮与斜流叶轮效率降低。     

高原环境下增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠性研究

针对涡轮增压器压气机叶轮在高原地区工作时潜在的轮毂疲劳失效模式,研究了高原环境下涡轮增压器转速的变化规律以及压气机叶轮轮毂疲劳失效危险部位的应力。在此基础上,建立了增压器压气机叶轮的轮毂疲劳可靠度计算模型,分析了增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠度随不同海拔高度的变化规律。研究表明,当发动机在高海拔地区工作时,涡轮增压器压气机叶轮发生轮毂疲劳失效的风险在增大,随着海拔高度的增加,压气机叶轮轮毂的疲劳可靠性在降低。     

双面叶轮离心压气机内部流动特性研究

针对双面叶轮离心压气机的叶轮内部流动特性进行了研究,通过台架试验对单、双面离心压气机进行了对比分析,验证了 CFD 仿真模型的正确性。并在此基础上详细探讨了双面叶轮出口处流动的掺混特性以及机匣处理对双面离心压气机内部流动结构的影响。结果表明：双面离心压气机较单面压气机流量范围有了较大的提升,双面叶轮压气机扩压器内流动呈现极大的不对称性,从而导致了叶轮出口处的掺混效应。机匣处理装置可以使双面离心压气机处在良好的并行工作状态,对改善压气机性能有很重要的作用。     

离心压气机叶轮出口气体流动演变规律数值仿真研究

采用全三维仿真计算方法,针对离心压气机叶轮出口位置,进行了气体流动演变规律研究。研究结果表明:相同转速下,随着流量的减小,叶轮出口绝对气流角增加,且增加的范围主要集中在叶轮流道中心以下区域,叶顶区域变化不明显;相同转速下,叶轮出口总压比呈逐渐增加趋势;相同转速下,流量的减小使得叶轮顶部的效率损失减小而主流区的效率损失增加,压气机的最终效率取决于间隙流和主流流动损失的耦合作用。     

增压器压气机叶轮在高原环境下的失效分析与改进

针对高原环境下增压器超速引起的压气机叶片断裂的问题,介绍了故障定位、故障分析、故障再现以及改进等处理全过程。从增压器工作载荷谱入手,分析了叶轮的应力分布、叶片模态变化,确定了叶片不同部位的失效模式。从降低转速、提高叶片固有频率和提高出口处叶片的抗疲劳强度三方面优化了压气机叶轮,通过故障再现的对比性试验、性能对比试验等验证,结果表明,改进后的增压器最高许用转速提高10%,满足了发动机变海拔的使用要求。     

基于流固耦合方法的离心式压气机叶片强度与振动特性研究

采用流体动力学及有限元方法,对某型带分流叶片的离心式压气机叶轮进行了单向流固耦合分析。建立了叶轮单个通道的三维流场模型,得到某转速下压气机叶轮内部流场的应力分布,然后将气动力施加在叶片上,获得离心力和气动力共同作用时主叶片及分流叶片上的应力分布及最大变形量,最后对比分析了离心力与气动力对叶片应力应变和振动特性的影响。     

基于ANSYS Workbench的叶轮有限元分析

利用ANSYS Workbench软件对某增压器压气机叶轮进行静强度计算及模态计算，分析叶轮应力大小、分布情况以及各阶模态频率，针对计算结果中出现的应力超过屈服极限的情况对叶轮进行结构改型优化。结果表明优化后的叶轮应力减小，满足叶轮强度要求且结构有效避开共振频率。