单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平。传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难。为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放。这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化。介绍一种通过改变压气机作功一转速关系来显著改善涡轮性能的新设计理念。通过使用双面压气机叶轮,使压气机的1个叶轮停止工作,从而改善压气机的流量范围。由于压气机的流量范围得到改善,叶轮后弯曲率得以减小,进而改善了高压比能力。与球轴承相结合,该理念会使单级涡轮增压器的涡轮效率改善几十个百分点,压力高、流量范围大、尺寸小的压气机能提供传统结构的涡轮增压器所无法达到的性能水平。     

压气机进气可调导风装置出口流场的计算与分析

运用CAD软件和CFD流体计算软件对压气机进气可调导风装置进行模型建立和三维气动分析,得出可调导风装置出口的速度分布.在此基础上,进行了初步试验研究.结果表明,可调导风装置能够有效的延缓喘振和推迟阻塞的发生,实现扩大压气机流量范围的目的.     

新一代ST27系列高压比径流式涡轮增压器

大中型柴油机（尤其是使用重油的发动机）未来发展的最大挑战将是满足更加严格的环保要求,涡轮增压系统通过提高压比和效率可为这种发展提供最有力的保障。KBB公司的HPR系列涡轮增压器自问世以来,一直是市场上的佼佼者。KBB公司将以其新的ST27系列径流式涡轮增压器继续应对这种挑战。在HPR系列成功的基础上,新的ST27系列涡轮增压器将压比提升到5．5,仍维持很高的总效率。为满足发动机新的需求,ST27系列在HPR系列基础上扩展了两种规格,因而可适用于功率范围为300～4800kW的气体燃料、柴油和重油发动机。然而,ST3-ST6型增压器的外形尺寸与HPR3000--HPR6000型增压器的保持相同。ST2型增压器设计用于较小的体积流量,而S1_7型增压器则针对较大的体积流量设计。ST27系列增压器已经投放市场,其整个系列将于2010年年底前推出。本文将介绍ST27系列涡轮增压器主要部件的开发,诸如轴承和压气机设计,包括为采用新的空冷系统而进行的旋转叶轮的温度测量。在涡轮增压器试验台和发动机试验台上成功地进行了广泛的性能鉴定试验。本文将详细介绍径流式涡轮叶轮的开发过程。高转速和高温,尤其是叶片振动,使得涡轮叶轮成为涡轮增压器中最关键的一个部件。然而,用于开发的时间又很短。有效而又快速的设计和评价工具可最大限度地减少样机制作和试验的工作量,在设计过程中了解可能发生的最大振动应力是非常重要的。因此,通过一种简单的激振模型提供了一种对径流式涡轮叶片振动应力进行估算的方法。在设计过程中,叶片之间的几何差异引起的失谐效应导致了进一步的不确定性。本文介绍这种由几何因素造成的叶片失谐形成的效应以及由此引起的对峰值振动应力影响进行的模拟与分析,并给出相应的叶片振动的测量结果。     

高流量高压比新系列涡轮增压器

ABB公司开发了一种新的TPS．.—F33系列涡轮增压器，可以满足目前和未来功率范围为500—3500kW的小型中速柴油机和大型高速柴油机及气体燃料发动机的要求。其开发的目标是：提高高效率工况下的压比和流量，提高可靠性、寿命及可维修性。TPS.．—F33系列涡轮增压器与TPS．．D／E系列涡轮增压器的外形尺寸相同，包括4种涡轮增压器型号。这些增压器具有较高的功率密度，因而可以大大提高发动机的功率。本报告曾在200l年国际内燃机会议(CIMAC)上获奖。文中介绍了新系列涡轮增压器的结构、性能，新压气机叶轮开发的过程，新系列涡轮增压器的试验结果以及与柴油机和气体燃料发动机的匹配情况。     

两级增压柴油机增压器匹配方法与压比分配规律的研究

进行了柴油机普通两级增压系统匹配方法的研究,建立了设计工况点匹配和其他工况点评价的计算模型.采用GT-POWER软件建立了某柴油机两级增压系统的仿真模型,采用实测结果校核了模拟计算,在此基础上,利用模拟计算结果进行了匹配模型的考核,进一步开展了不同高低压级压比分配对两级增压柴油机性能的影响规律分析,通过压气机和涡轮运行特性的研究确定了最优压比分配的选择.     

超长斜索三维气弹模型设计方法及其适应性研究

由于超长斜索三维气弹模型设计存在长度与直径几何缩尺比选择的困难,研究一种索结构三维气弹模型设计方法及其适应性.以某在建大跨径斜拉悬索协作体系桥梁边跨无吊索主缆为例,研究几何缩尺比对垂跨比、动力特性及涡振响应的影响规律.确定模型的合理几何缩尺比,设计并制作超长斜索三维气弹模型.研究结果表明:短模型的垂跨比随几何缩尺比的增大而增大,在几何缩尺比1:20时与原型结构接近;短模型的频率计算结果均高于长模型;几何缩尺比越大,涡振振幅越大.且模型越长,涡振振幅越小.按几何缩尺比1:20设计的短模型频率与模拟结果一致,且阻尼比较小,与原型结构接近.     

增压器轴向力测量及止推轴承优化设计研究

针对车用高压比涡轮增压器,压气机和涡轮的气体流量和压力变化范围大、止推轴承承受负载高的特点,易于导致止推轴承出现承载性能不足等问题.研究了增压器轴向力测量的方法,进行了增压器轴向力台架试验测量,对测量结果作了分析.对现有止推轴承进行了计算,并进行了优化设计,对优化前后的两种止推轴承作了对比试验分析.     

活性粉末混凝土T形梁抗剪试验研究

通过改变模型试验梁的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率,对12根钢筋活性粉末混凝土(RPC)T形试验梁进行试验,研究活性粉末混凝土T形梁抗剪承载力和破坏形态及主要影响因素.结果表明:与普通混凝土梁相比,活性粉末混凝土T形试验梁具有较高的抗剪承载力和变形能力;剪跨比在1～4范围内时,试验梁的破坏形态表现为斜压和剪压破坏,且与普通混凝土梁的破坏形态有着明显差异;剪跨比、配箍率和纵筋配筋率对试验梁的抗剪承载力影响显著,抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随配箍率的提高而提高,随纵筋配筋率的增大而增大.     

全CFRP筋混凝土柱抗震性能非线性分析

对6根不同轴压比、剪跨比的全CFRP筋柱进行往复荷载试验,分析其受力特征、刚度变化和滞回特性等抗震性能。通过Open Sees分析平台,选取基于柔度法理论的Nonlinear Beam Column单元,并结合零长度转动弹簧和零长度剪切弹簧单元,建立全CFRP筋混凝土柱数值分析模型。研究结果表明:考虑了筋材滑移和剪切变形的数值模型能较好地模拟全CFRP筋混凝土柱在正反交替荷载下的滞回特征,采用综合考虑承载力和变形因素的综合性能指标能够较好地评价CFRP筋柱的抗震性能,有限元模拟结果和试验结果均得出,剪跨比越大或轴压比越小,综合性能指标越大。     

计算流体动力学在涡轮增压器设计中的应用：—以NAPIER297型增压器为研究实例（上）

不断提高涡轮增压器的性能是历史性的要求，今天的发动机制造商需要压比为5或大于5而且总效率大于70％的涡轮增压器，本文探讨了如何使用计算流体动力学开发新型涡轮增压器NAPIER297，描述了影响增压器性能的各个方面及各方面典型的效率损失，同时不明了各咱不同的计算流体动力学（CFD）软件包如何用来分析增压器设计中的一些重要的空气动力学元件（包括压气机叶轮、轴流涡轮叶栅和涡轮壳）。文中说明了NAPIER297型增压器如何设计才能满足发动机制造商的不同要求，具体是，是固定式发动机、怎样实现高压器在高压比时具有最高效率，对具有螺旋浆特性的发动机，怎样实现增压器在低压比时具有最高效率。     

基于非定常流场的离心压气机气动噪声分析

对150mm直径车用涡轮增压器离心压气机的流场进行非定常数值模拟,将流场的静压力脉动从时域转换到频域,根据声学原理,对该离心压气机近场声源区的频谱特征进行研究.结果表明,针对本算例,离心叶轮向外辐射的噪声信号在频域上体现出旋转噪声的特性,基频振幅达到了7 000 Pa数量级,而湍流噪声则十分微弱,对压气机的声辐射特性影响很小,基本可以忽略.进一步对湍流噪声的单独分析表明,湍流噪声基频为叶轮的整周通过频率,这是由下游流道的非对称几何结构蜗壳喉部决定的,并且其基频振幅达到了5 000 Pa量级.     

浅谈三维CAD技术在产品开发设计中的应用

本文讲述了三维CAD技术对产品造型设计的影响,着重介绍了三维CAD-SolidWorks在产品设计中的应用,实现了产品设计的系统化,缩短了产品开发周期。     

桥上双块式无砟轨道智能化建模与计算软件设计

为解决桥梁地段无砟轨道结构设计中有限元建模与计算工作量大、计算模型及结果形式无统一标准、对设计人员专业技能要求较高等问题,开发了桥上双块式无砟轨道智能化建模与计算软件。该软件采用模块化设计,提供集成化人机交互操作界面,能够自动完成有限元建模和计算,生成标准化计算结果;具备数据智能校验功能,可自动完成设计参数检查和计算结果验证。对比测试表明,该软件有限元建模与计算结果准确,数据处理流程连贯,使用操作简单高效,已成功应用于多个高速铁路工程项目的无砟轨道设计,大幅提高了工作效率,降低工程项目设计人力成本。     

矩阵变换器技术及其应用研究

阐述了多年来对矩阵变换器技术及其应用进行研究的认识和体会,总结了在矩阵变换器调制技术、矩阵变换器系统优化设计、矩阵变换器系统建模和控制设计等方面的研究成果,10kW双级矩阵变换器系统反复试验和测试的结果表明,双级矩阵变换器的工业应用指日可待。     

地铁车辆高稳定性高精度空气压缩机试验台研制

地铁车辆制动系统是地铁车辆的重要组成部分,其工作状态直接关系到地铁列车的运行安全及行车品质。空气压缩机是风源系统主要设备,为地铁车辆制动提供压缩空气,其性能的检测,一直是行业内技术人员聚焦的热点。地铁车辆高稳定性、高精度空气压缩机试验台的研制很好地满足了地铁车辆空气压缩机稳定性等多维检测的实际需要,为行车安全提供了有力的保障。     

客运专线隧道高性能混凝土施工控制技术

研究目的:通过对原材料选择与配置、混凝土配合比设计以及施工控制技术进行研究,提出符合客运专线高性能混凝土各项技术要求的混凝土配合比,并有效控制混凝土的施工质量,使之达到客运专线验收标准的要求。研究结果:提出了原材料选择和配合比设计的控制要点,以及搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、质量检验控制等施工过程的控制重点。     

高塑性黏土填筑高等级公路路堤技术尝试

按公路规范要求,高塑性黏土不能满足高等级公路对填料强度的要求。介绍了对这类土在不掺改良剂的情况下,利用其路堤填筑技术的室内研究和现场试验方法,通过控制其击实功、改进施工工艺增大其稳定性和强度,使所填筑的路堤质量满足设计要求,同时提出了控制填筑质量的压实标准和施工工艺要求。     

CKA-C型外锁闭装置动力学特性试验研究

在宁波地铁轨道测试线道岔上,安装了CKA-C型外锁闭装置进行行车试验,采集基本轨、尖轨连接铁、锁闭框、锁钩和锁闭杆的动力学响应数据,通过分析加速度信号的频谱及结构件所承受的应力,评估产品的安全性和可靠性。试验结果表明CKA-C型外锁闭装置能够满足使用需要,且具有较大的安全余量;产品的固有频率也避开了行车的特征频率,不会产生共振。     

螺杆式空气压缩机油在SS4型电力机车上的应用

为满足电力机车螺杆式空气压缩机的需要,选择自主研制的铁路机车螺杆式空气压缩机油与ShellCorena RS32润滑油进行主要理化性能比较,经过3年的装车运用试验表明:研制油各项性能指标优良,许多性能超过对比油,能够满足机车螺杆式空气压缩机安全使用1个中修期以上的用油要求。     

涡轮增压器主要部件结构特性及改进研究

机车柴油机用废气涡轮增压器浮动轴承烧灼、转子积碳固死及喷嘴环热裂、叶片变形等是影响增压器可靠运用的多发故障。通过对浮动轴承浮动套实际转速测量及轴承内外间隙调整试验,指出了浮动轴承烧损的主要原因是浮动套内间隙的增大,提出了以滑动轴承代替浮动轴承的设计方案;通过增压器油封密封机理分析及不同油封对回油腔压力变化影响的试验对比分析,设计了涨圈加反螺纹组合式油封,筛选出了最佳组合方式;喷嘴环用材料力学性能及喷嘴环结构热疲劳力学试验结果表明,采用以2Cr13为材质、不带外环的插嵌式喷嘴环结构,既可消除喷嘴环热裂故障,其插嵌式单片精铸叶片又可保证静叶型线准确及叶片表面光洁度。改进后的部件结构有效提高了增压器整机使用的可靠性。