车用小型涡轮增压器叶顶间隙可磨耗涂层控制技术研究

采用Numeca数值分析软件建立了车用小型涡轮增压器压气机端流场网格模型,并研究了不同叶顶间隙对压气机性能的影响,分析得出叶顶间隙对压气机性能影响较大,每增加0.1 mm间隙后压比降低约3%,效率则降低约2%。研制了压气机叶轮叶顶间隙可磨耗涂层,减小了叶顶间隙,研究发现:压气机试验峰值效率提升了近1.5%,各转速下压比也得到了不同程度的提升,涂层在增压器高转速运转较长时间后磨耗均匀,叶轮与涂层刮擦后完好无损。研制了涡轮机叶顶间隙耐高温可磨耗涂层,经发动机匹配试验对比发现,中低速扭矩提升了2%左右,燃油消耗率在1 883 r/min下降低了3.5%。对蜗壳涂层开展了200 h可靠性考核验证,发现涂层磨耗均匀无掉块,涡轮叶片与高温涂层刮擦后无损伤,验证了可磨耗涂层技术在车用小型涡轮增压器领域应用的可行性。     

脉冲来流下蜗壳几何参数对涡轮流动特性的影响

为了探明脉冲来流下蜗壳详细设计参数对转子进口流动时空变化及气动性能影响机理，提高涡轮效率，采用三维非定常数值模拟方法，研究了蜗壳出口半径、蜗壳截面形状和进口导管角对涡轮流动特性的影响。结果表明：蜗壳出口半径增大，可以有效抑制蜗舌引起的周向畸变，在脉冲波峰时刻降低蜗舌附近叶片吸力面熵产率，在脉冲波谷时刻降低叶片压力面熵产率，可提高涡轮气动性能；梨形截面蜗壳优于圆形截面蜗壳，降低了蜗舌处熵产率；进口导管角主要影响蜗舌处的气体流动，导管角增大使蜗舌处流动畸变增强，并使得蜗壳等效A/R值增大，质量流量(MFP)增加。     

脉冲频率与幅度对两级涡轮非定常特性的影响

涡轮复合技术中脉冲排气对两级涡轮性能产生显著影响。为探明脉冲来流下两级涡轮非定常特性,该文基于三维非定常流动仿真模型研究了排气脉冲频率与幅度的影响。模型中,高压级涡轮内流动采用全通道模拟以考虑蜗壳引起的非对称流动,低压级涡轮内流动采用单通道模拟以提高计算效率。结果表明,当脉冲频率从40 Hz增加到120 Hz,高压级涡轮瞬时功率峰值显著增大15.4%,而低压级涡轮瞬时功率峰值变化在1%以内;随脉冲幅度增大,低压级涡轮效率下降幅度比高压级涡轮更大,当脉冲幅度系数为1.6时,高、低压级涡轮转子效率分别下降3.66%和8.09%;低压级涡轮转子从叶中到叶尖处的进口流动攻角在脉冲周期内大幅度变化,引起叶片前缘处产生显著流动损失。     

涡轮增压器止推轴承润滑机理数值分析

以流体滑动轴承的润滑理论为基础,分析研究了涡轮增压器止推轴承的工作机理和结构参数与性能的关系。建立了止推轴承及摩擦功率损失的方程式和数值模型,探讨了轴承承载能力与转速、间隙和尺寸等参数之间的关系。结果表明:增大止推轴承的尺寸或转速,承载能力增大;供油温度升高,承载能力下降。     

双进口无叶蜗壳径流涡轮的脉冲流动特性

为表述涡轮增压器在脉冲条件下工作,测量了径流涡轮转子进口和出口处的不稳定流动。即使在设计工况测得的进口冲角和出口旋流变化也很大。这些结果可以与瞬时效率相关联,并且增进了对涡轮增压器涡轮工作的了解。     

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。     

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。     

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。     

乘用车内饰间隙面差及公差设定方法研究

内饰间隙面差的设定值直接关系到内饰产品的外观质量品质。文章通过对内饰间隙面差设定方法进行理论研究,结合影响间隙面差的尺寸链的计算,总结出内饰间隙面差以及公差的设定方法,明确了内饰间隙面差的设定原则,可为新车型在产品开发阶段的内饰间隙面差设定作为参考。     

延崇高速公路金家庄特长螺旋隧道温度场分布规律及保温层研究

为揭示寒区螺旋隧道温度场时空分布规律，依托金家庄特长螺旋隧道，采用现场监测方法研究寒区螺旋隧道温度场变化规律。基于此，通过数值模拟建立三维模型探究进口风速风温对温度场的影响，并拟合结果数据获得保温层敷设长度计算公式。研究表明： 1）随着进洞深度的增加，进、出口洞壁处空气年平均温度上升，而年温度振幅减小； 出口年温度振幅变化幅度略小于进口。2）隧道贯通后，洞内温度受两侧洞外相对低温的共同作用，同一断面处年平均温度下降，年温度振幅增大。3）隧道在直线段温度场分布规律与同条件的直线隧道一致，从曲线段开始内外径温度曲线发生分叉，外径侧温度较直线隧道温度大；而内径侧温度反之。4）进口风速越大、风温越低，对隧道温度场越不利，通过拟合公式，金家庄特长螺旋隧道进口的保温层长度至少需要1 239 m。     

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。     

增压器混流涡轮的设计和试验研究

为了提高车用增压器涡轮的性能,针对某柴油机匹配的JP78B增压器进行了混流涡轮设计和试验研究。利用叶轮机械CFD软件NUMECA,对所设计的8个混流涡轮叶轮进行了叶轮内部流动的计算,分析了叶轮进口倾斜角、叶轮进口攻角、叶轮宽度和叶片数对混流涡轮叶轮性能的影响,进行了混流涡轮和径流涡轮的性能试验。试验结果表明,混流涡轮比径流涡轮效率高,并且涡轮最高效率点的u/co小。     

基于VSA的尾门与顶盖间隙偏差分析

乘用车尾门与顶盖的相关配合一直是整车匹配中的难点。本文围绕某车型尾门与顶盖的间隙配合相关工作展开,基于三维偏差分析软件VSA建立尺寸仿真装配模型,模拟尾门装配过程,计算装配后尾门与顶盖间隙超差概率及各个影响因子的贡献量。通过相关工装定位块的使用,优化尾门装配过程,并对优化后的方案进行仿真验证,有效降低了尾门与顶盖间隙超差概率,减少了实车匹配阶段的重复性工作。     

C-EPS涡轮蜗杆间隙对逆向冲击异响影响仿真分析

根据异响的成因建立了动力学方程,运用仿真模拟的方法,计算得到了不同涡轮蜗杆间隙的零部件加速度曲线,对比得出间隙增大加速度随之增加的结论。客观地评价了配合间隙对异响的影响程度。     

径流式涡轮增压器涡轮蜗壳内部流动特性的研究

径流式涡轮的蜗壳不仅从单进口或双进口通道收集废气,而且加速气流并在涡轮叶轮的进口处形成所需的预旋。本文对一单进口通道的无叶蜗壳进行了试验研究,应用激光测速仪测取了其内部气流速度和气流角,采用三孔和五孔探针测量了蜗壳出口速度和气流角,并用扫描阀和单通道压力传感器测得了蜗壳表面静压。试验结果提供了蜗壳内部流动的过程及细节,可用于蜗壳设计的进一步发展,并且确认了所研究的理论三维粘性流计算方法。     

季节性寒区隧道施工期围岩温度影响深度研究

季节性寒区隧道在冬季通常气候条件恶劣,常面临冻害问题,进而对隧道的施工和运营的安全造成威胁。通过数值模拟探究了某季节性寒区隧道冬季施工期温度分布规律及围岩温度影响深度的影响因素。研究结果表明:隧道已施作二次衬砌区段和未施作二次衬砌区段的围岩温度影响深度分别为9m、10m,未施作二次衬砌区段围岩对温度变化较敏感。对于已施作二次衬砌区段,温度影响深度大致相同,并且随开挖长度增加而减小,随进口风速的增大而增大,随围岩与外界温差增大而增大。对于没有施作二次衬砌区段,围岩的温度影响深度随隧道开挖长度增加减小,随围岩与洞外温差增大而增大,但不受进口风速影响。     

倾斜叶片前缘对涡轮强迫振动的影响研究

针对车用增压器径流涡轮在运行过程中容易出现高周疲劳失效的问题，使用流固耦合法对比分析不同叶轮前缘倾角的涡轮内部流场和强迫振动。结果表明，叶片前缘倾斜与导叶尾缘形成一定夹角可以减轻转-静子干涉效应。前缘倾斜叶轮在靠近叶片压力面的通道涡比前缘垂直模型的更强，导致涡轮的效率下降。叶片垂直设计在整个叶高范围同时与导叶的尾迹发生切割，增加了气动激励的大小，而叶片前缘倾斜可以减轻尾迹干涉的程度。另外，倾斜叶片前缘设计的吸力面侧压力比垂直叶片前缘的更小，导叶的势场对垂直前缘叶轮叶片的干涉作用更为强烈。综合考虑倾角对效率和最大动应力的影响，得到了合理的倾角设计，叶轮在一阶、二阶谐波压力下最大动应力均有较大程度降低。     

盾尾钢丝刷受力性能模拟试验研究

为探讨某隧道工程盾尾渗漏事故原因,设计一套可模拟不同盾尾间隙工况条件下的盾尾刷加载模拟试验装置,并对该工程盾尾钢丝刷在不同的盾尾间隙下的工作状态(加载变形和破坏模式)进行试验研究。试验结果表明:1)在相同作用压力下,随着盾尾间隙的增大,盾尾钢丝刷抗变形能力逐步降低。2)在盾尾间隙较小时,盾尾刷前后钢板的协调变形能力较强,盾尾钢丝刷能承受较大荷载;当盾构间隙增大到一定程度时,仅较小的荷载即可造成盾尾钢丝刷钢板产生较大的变形,导致盾尾刷保护钢板产生塑性变形,甚至根部断裂,破坏后的盾尾刷钢丝外翻,从而导致盾尾密封失效。     

径流式车用钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命研究

针对径流式车用钛铝合金增压器涡轮,分析涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征,指出叶片高温持久断裂失效模式是钛铝合金增压器涡轮的潜在失效模式之一。试验研究钛铝合金增压器涡轮的高温持久性能,给出钛铝合金涡轮高温持久寿命同应力与温度之间的数学关系。基于发动机耐久性台架考核试验剖面,建立钛铝合金增压器涡轮对应叶片高温持久断裂失效模式的寿命预测模型,并对某型车用钛铝合金增压器涡轮的叶片高温持久寿命进行预测。研究表明,该型钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命高于服役寿命,能够满足使用要求。     

The Effects of Fluid-Structure Interaction on the Internal Flow Field and Blade Strength of Hydraulic Torque Converter

利用流固耦合仿真平台,对液力变矩器各工况下的流场进行数值计算,分析其结构与流体之间的耦合作用,得到3个工作轮叶片的应力应变和叶片变形后变矩器内部流场情况;并通过与不考虑流固耦合时流场分布的对比,分析了流固耦合作用对液力变矩器传动效率和叶片强度的影响.结果表明,叶片变形使得流场中涡带增加,紊动加剧,液力变矩器传动效率有所下降;另外,考虑流固耦合作用后,速比0.01时的涡轮叶片最大变形增大了约46.5％,相应的最大应力也增加约45.2％,这意味着忽略叶片弹性高估叶片结构的安全性.