小流量下离心压气机流场分析及喘振机理研究

利用数值模拟的手段对某小型离心压气机在设计转速下小流量工况时压气机内部流动现象的非定常效应进行了分析,明确了喘振发生前离心压气机各部件非定常流动的特点,通过对稳态计算结果的分析发现了离心压气机在近喘工况时各部件性能均下降的特点,综合非稳态和稳态的分析结果提出了一种新的压气机喘振发生机理并进行了相应探讨.     

小尺寸高转速离心压气机喘振试验研究

为明确压气机喘振的发生机理,采用动态压力传感器对1台涡轮增压器用无叶扩压器离心压气机进行了喘振试验.试验结果表明,喘振的频率不仅与排气管路容积有关,还与转速有关, 且喘振的频率随转速的升高而降低;进入喘振的流量随着管路容积的增大而增大,并与转速基本呈线性增长关系;管路容积大的系统其退出喘振的流量明显高于进入喘振的流量.     

涡轮增压器压气机喘振故障的分析排除

压气机喘振是由于压气机流量小于某一数值后,压气机出口压力发生激烈的周期性变化引起的,并且伴随有一种喘息的噪声。喘振严重时,涡轮增压器转子将发生抖动,甚至导致叶片或轴承的损坏。涡轮增压发动机使用中为什么压气机会发生喘     

可变几何涡轮与压气机协同调节对柴油机瞬态性能影响的仿真研究

为解决涡轮增压柴油机加速过程中碳烟排放恶化、压气机喘振的问题,提出了可变几何涡轮和压气机协同调节的方法。利用Ricardo Wave软件对某6缸柴油机进行了定转矩加速过程的仿真,研究加速起始负荷、加速时间和VGT开度对柴油机加速过程烟度排放的影响,并对加速过程的VGT和VGC控制规律进行了初步优化。结果表明:匹配VGT的柴油机在加速过程中进行压气机的协同调节,不仅可以有效改善柴油机的碳烟排放,同时能避免压气机发生喘振。     

涡轮增压器压气机喘振故障分析与排除

压气机喘振是由于压气机流量小于某一数值后，压气机出口压力发生激烈的周期性变化引起的，并且伴随有一种喘息的噪声。喘振严重时，涡轮增脏器转子将发生抖动，甚至导致叶片成轴承的损坏。[第一段]     

具有叶片式扩压器离心压气机特性曲线的计算

<正>本文介绍了叶片式扩压器离心压气机特性曲线的计算。计算表明:1.叶片和壳罩之间的间隙损失计算是很理想的,其间隙可看作收缩系数为1的薄膜缝隙。2.通过对无叶扩压器进口到叶片扩压器喉口间的二维边界层计算,可很好地确定扩压器喉口的阻塞。3.借助于叶片进口气流方向与叶片吸力面之间夹角的修正,利用简化扩压器的试验结果来计算叶片扩压器的静压恢复是可行的。本文还介绍了两个不同压气机的特性曲线计算及与实测结果的比较。结果表明,除喘振线外,其吻合度是令人满意的。 根据叶片扩压器入口段边界层的分离原理所确定的理论喘振线与其中一台压气机的实测喘振线是一致的。     

基于BP神经网络和NSGA-Ⅱ的离心压气机机匣处理槽参数优化

为获取离心压气机机匣处理槽的最优结构参数，针对某型离心压气机机匣处理的槽参数展开了优化工作，通过已有模拟数据建立BP神经网络预测模型，利用遗传算法(NSGA-Ⅱ)对槽的结构参数进行了多目标寻优工作。结果表明：优化后的结构参数为开槽宽度4 mm,槽中心位置为靠近叶轮前缘距离导风轮中段1.5 mm处。经过模拟分析，优化值对应的槽处理结构位置相对靠近叶轮前缘，使低速区域相对前移，改善了主通道内的流动情况，喘振边界在高转速下明显向小流量偏移，进一步拓宽了压气机稳定工作范围。     

径流式二级增压系统的喘振分析与试验研究

为研究径流式二级增压系统的喘振及影响因素,建立了二级增压系统压气机性能试验台架。试验数据表明,高压级压气机的气体流动已经进入雷诺数自动模型化区,可以采用马赫数相似准则将高压级压气机的实际参数转化为标准状态的折合参数。由此,可根据高低两级压气机的折合流量特性图和实际的运行工况来判断引起二级增压系统喘振的压气机。     

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。     

蜗壳结构参数对离心式压气机性能的影响

为研究压气机蜗壳结构参数对离心式压气机性能的影响而设计了两款不同面径比的压气机蜗壳,并在增压器性能试验台上进行试验研究。结果表明,与匹配Ⅰ型蜗壳的压气机相比,匹配Ⅱ型蜗壳的压气机增压比、流量和绝热效率均提高:不同转速下,最大增压比提高1.44%~3.86%,最大流量增加3.85%~10.71%,且高转速下增幅明显;压气机最高效率由72%提高到74%;压气机喘振线更加平滑,无明显拐点,低转速下喘振线向大流量方向偏移量较少,而高转速下与之相反。     

Air flow trajectory and surge avoidance of centrifugal compressor under variable pressure operation of automotive fuel cells

The compressor of an automotive proton exchange membrane fuel cell requires severe dynamic performance under normal driving patterns. Because the air flow demand of the automotive fuel cell requires steep increase/decrease, it is very important to understand the air flow trajectory of the centrifugal compressor to avoid the compressor surge. In this study, a simulation model of an automotive fuel cell system with a dynamic compressor was developed to investigate the proper trajectory of air flow rate on a performance map of an air compressor. The dynamic response of the compressor shows that the cathode inlet and exit valves have a significant effect on surge evolution. In particular, the results showed that a proper combination of valve opening areas is required to avoid compressor surge. In this study, the original two valve approach was reduced to a single cathode exit valve control with fixed cathode inlet orifice. A surge rejection algorithm was also developed, based on the comparison of surge protection envelope pressure with actual measured pressure. The results show that surge evolution is effectively avoided by controlling the cathode exit valve.     

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。     

涡轮增压器轴向力稳态数值模拟及优化

采用Numeca数值分析软件建立了某增压器涡轮机及压气机端流场网格模型,并计算出发动机不同转速下涡轮增压器的涡轮端及压气机端的稳态轴向力分布,分析得出由涡轮端指向压气机端方向的轴向力值较大,而由压气机端指向涡轮端方向的轴向力值较小。对压气机叶轮流场进行了分析,发现压气机叶轮背部间隙内的静压分布与轴向力大小紧密相关;研究了叶轮叶顶间隙对轴向力的影响,发现叶轮轴向间隙对轴向力的影响比径向间隙大,但效率损失亦较大。在保证涡轮机效率不降低的原则下,对涡轮箱流道截面进行了改进,轴向力在发动机高转速下降低约8N。     

VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔低速匹配特性的影响

基于二级可调增压柴油机高海拔性能模拟试验平台,研究了不同海拔条件下 VGT 叶片开度对高压共轨柴油机二级可调增压系统低速匹配特性的影响。研究结果表明：不同海拔下,随着 VGT 叶片开度的减小,高压级涡轮的涡轮膨胀比和压气机压比、绝热效率逐渐提高,而低压级涡轮膨胀比及压气机效率变化则趋于平缓,因此两级压气机总压比、总效率和总功率的变化趋势与高压级压气机一致;柴油机进气流量及空燃比随着 VGT 叶片开度的减小而增大,动力性及经济性也随之升高;海拔0～4500 m ,高压级压气机匹配状况良好,联合运行线均位于高效率区内。     

车用质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应解耦控制方法研究

当空压机性能发生衰减或静态特性发生变化时,采用前馈补偿解耦闭环控制算法对车用质子交换膜燃料电池空气供应系统基于该算法进行控制的品质会变差。为此本文在前馈补偿解耦闭环控制的基础上增加了自适应查表算法,以期提高空压机转速调节能力。硬件在环仿真结果表明,改进后的自适应解耦控制算法可在线和自适应地更新空压机转速标定表,从而有效消除PI调节器积分饱和现象,使空压机响应速度更快,入堆空气流量的控制效果更好。     

电动汽车燃料电池增程器应用——小功率空气压缩机建模与仿真

将小功率燃料电池系统作为增程器是解决电动汽车续驶里程不理想的可选方法之一。针对适用于燃料电池增程器系统的滑片式空气压缩机,利用相关测试数据和热力学校正的方法,建立空气压缩机模型并进行相关仿真研究。仿真结果表明,该空气压缩机模型能够反映环境因素、出口背压和空压机转速对出口空气流量的影响,能为整个燃料电池增程器系统的设计和优化提供有用的信息。     

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。     

汽车空调压缩机引起的车内噪声试验研究

针对某汽车空调用斜盘式压缩机在怠速工况下运转时引起的车内噪声的问题进行了试验研究，研究分为台架试验和整车试验两部分。通过试验，不仅了解了压缩机单机振动和噪声特性，而且对压缩机振动引起的车内噪声特性，以及影响车内噪声的机理也得到了一些有意义的初步结论。这些结论对于解决压缩机，乃至汽至汽车空调系统的减振降噪问题极具参考价值。