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.     

具有前缘前掠叶片的跨音速离心压气机流场的数值研究

采用商业叶片造型软件Concepts NREC压气机设计出具有不同前缘前掠角(α为10°﹑15°﹑20°)叶片的3种方案的涡轮增压跨音速离心压气机,并进行数值模拟和对比分析,研究叶片前缘前掠对压气机流场特性的影响。结果表明:与无掠方案相比,主叶片前缘前掠在提高压气机流通能力及失速裕度方面有一定的优势,其中15°方案的流通能力最强,20°方案的失速裕度最大;随着前缘掠角由0°增加到20°,在堵塞工况下压气机内部激波强度减弱7.2%,在最高效率工况下减弱3.4%,同时,叶轮通道下游低能流团范围及强度均有一定改善;在3种掠叶片方案中,10°掠角方案的压气机内部流动情况最好,其整体效率较普通压气机提高0.72%,压比提高0.62%。     

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。     

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。     

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.     

主路不同流量条件下入口匝道通行能力研究

详细分析入口匝道和无信号控制交叉口交通行为的异同之处,借鉴无控制交叉口通行能力的诸多研究成果,运用接受间隙理论分析研究入口匝道通行能力,提出主路在低流量、中等流量和高流量时下车头时距分别服从移位负指数分布、2阶Erlang分布和3阶Erlang分布。考虑不同类型车辆汇入的临界间隙和跟车时距,建立主路不同流量条件下的入口匝道通行能力模型。求出相应条件下混合车流的入口匝道通行能力值,为高速公路及城市快速路的入口匝道控制以及系统控制提供基础信息。     

变海拔两级离心压气机特性试验研究

针对高原环境工作的两级增压器,对高、低压级离心压气机不同进口条件(低气压、低雷诺数)进行了理论分析。基于自主搭建的两级离心压气机变海拔特性试验台,对柴油机新匹配高、低压级压气机进行模拟0 m,2 500 m,5 500 m进气条件下的特性试验,采用实际质量流量比较了不同海拔下两级离心压气机的效率和流量特性。结果表明:随着海拔升高,进气环境压力和温度降低,雷诺数减小,压气机稳定工作流量范围缩小,且向小流量范围方向移动。与海拔0 m相比较,海拔5 500 m时低压级压气机质量流量减小25%～36%,效率降低1%～3.8%,压气机进口气体雷诺数降低51%。海拔5 500 m时高压级压气机质量流量减小26%～34%,效率降低1%～2.5%,压气机进口气体雷诺数降低35%。     

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。     

入口流场对进气歧管进气均匀性的影响研究

进气歧管的进气均匀性是发动机的重要性能指标,仿真计算是指导进气歧管设计优化的重要手段,仿真过程是否合理对计算结果的影响较大.针对两款采用行业内最常用计算数据模型和计算工况将均匀性已优化合格的进气歧管,利用star-ccm+软件分别比较其仿真模型在考虑不同的质量流量、节气门角度、入口管路等因素后的进气均匀性差异,探究更精细化计算模型.结合稳流试验台测得的流量系数偏差用以证明计算结果及计算设置模型的可靠性,并结合计算流场和流体理论的分析,最终得出:选取单一质量流量或压差作为计算输入较合理;节气门阀板角、节气门前进气弯管等更贴近实际的入口结构因素对进气均匀性的计算结果存在较大影响,以上因素使得用初始模型已优化至1％ 以内的歧管不均匀度呈现3～10倍不等的恶化;另外,节气门前后的直线段长度对均匀性也有影响.     

压气条件下泥膜进气值测量试验研究

在压气条件下,进气是泥膜透气失效的起始点。为测量并研究泥膜在气压下的进气压力值（进气值）,通过自制的试验装置,在不同压气条件下对3种泥膜进行进气值测量试验。试验结果表明： 1)由闭气排水与固结排水的差值可以辨别泥膜是否进气,得到泥膜进气值; 2)采用泥膜特征孔径D90/2代入推导公式可近似计算泥膜进气值; 3)泥膜在不同压气条件下进气值不同,增压速率越低,泥膜进气值越大; 4)在较快和较慢的增压速率下存在进气值变化趋于稳定的现象,最大进气值为最小值的2倍以上。     

无叶扩压器收缩角对车用离心压气机性能影响的数值研究

对采用不同收缩角无叶扩压器的同一离心压气机进行了数值模拟,并就收缩角对压气机性能影响进行了详尽分析,并结合流场分析得出了这些影响所对应的流动机理,为进一步提升该压气机性能及为以后离心压气机无叶扩压器的设计提供参考。     

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。     

不同进出风口方式下汽车流场模拟研究

汽车进出风口对汽车空气动力学特性有重要的影响。利用CATIA建立了三种不同进出风口的汽车模型,利用CFD方法研究不同进出风口对汽车流场的影响。采用三维不可压缩雷诺平均方程N～S方程采用RNG k-ε湍流模型,利用二阶迎风差分格式获得控制体积界面上的物理量,应用SIMPLEC算法进行迭代计算,对汽车流场进行模拟仿真,并将结果进行对比分析。研究结果表明：汽车前端只有一个进风口的情况下,发动机迎风面的高压区偏上,并且高压区的压力明显低于增加辅助进风口的情况。将三种情况下仿真得出的发动机舱内散热所需的冷却空气量与实际所需要的空气量对比,结果显示,汽车前端只有一个进风口的情况不能满足发动机舱内的散热需求,而其余两种情况能够满足散热需求。     

邻近加载下桩网结构路基离心模型试验研究

以邻近杭深铁路桩网结构路基的新建乐清湾铁路路基填筑作为工程原型,通过土工离心模型试验模拟工程建设过程中不同邻近加载条件下土体及桩网结构路基变形。结果显示:加载距离由4 cm增加到8 cm时,基桩最大水平位移由120 mm下降到60 mm;同一加载工况中,各排桩水平变形差异主要位于上中段三分之二桩体;前排桩基通过自身较大的水平变形可限制水平土压力与位移发展。     

交通事故条件下高速公路限流研究

为保证高速公路在交通事故条件下的道路通行能力、整体路网的可靠度和交通运行效率,分析了高速公路交通事故和交通流的基本特征,不同类型限流方法的特点及优缺点。结合线性控制算法与交通事故条件下高速公路的实际情况列出四个约束条件,建立了入口匝道控制模型。最后运用Matlab等软件分别从主线可插人间隙的3种情况下进行分析计算,确定出交通事故条件下匝道限流控制的最大值。为今后高速公路交通事故路段交通组织与管理提供了决策和依据。     

基于离心模型试验的路堤下CFG桩破坏模式研究

利用离心模型试验研究了路堤下复合地基CFG桩的破坏模式。试验表明,路基位移和滑动面基本对称,滑动面最先在边坡范围内出现,滑动面由3段直线组成,滑动体两端类似主动区和被动区;软土层中部和底部附近正负弯矩最大;CFG桩主要破坏形式为受弯断裂,软土层中部和底部附近桩身受弯断裂方向相反,边坡范围内的桩首先断裂,滑动面内的CFG桩受弯断裂成3~5段。CFG桩受弯断裂后仍有一定的竖向荷载承载能力。     

整车环境下洗扫车气力输送系统流场特性研究

道路洗扫车凭借其清扫效果好,清扫成本低等优势,成为了道路环卫的主要工具,在城市道路清洁方面发挥着重要的作用。其中,气力运输系统是洗扫车最关键、最核心的组成部分,其结构设计的好坏直接影响着洗扫车的工作性能。运用计算流体力学(CFD)方法对整车环境下洗扫车气力输送系统进行了气相流场仿真,并对吸嘴结构进行了设计与改进,深入讨论了不同吸腔高度、不同吸管直径对洗扫车气力输送系统流场特性的影响,实现了流场分布的合理化。仿真结果对提高洗扫车清扫效率及吸尘性能有重要的指导意义。     

行车干扰下桥面线形测量研究

水准仪已经在桥面线形测量中得到广泛采用。文中讨论在行车密度大、速度快,无法中断交通情况下的一种以全站仪为主的线形测量方法,该测量方法比水准仪法更能有效排除行车干扰对测量精度的影响,并且在获取线形测量数据上比其他方法更快更好。     

复杂条件下互通式立交方案研究

随着中国高速公路网的逐步形成,设置的互通式立交越来越多,而地形复杂地段通道资源极其稀缺宝贵,互通立交建设的条件也进一步复杂和困难。该文依托连(云港)—霍(尔果斯)高速公路与焦(作)—桐(柏)高速公路交叉处巩义枢纽互通式立交的方案研究实践,介绍了在复杂地形条件下设置互通式立交的思路和方法。