增压器涡轮性能试验与CFD计算方法的研究

建立了蜗壳与整周叶轮合并的增压器涡轮整机计算模型,在较少的网格数量下,用CFD方法对涡轮内部的流动进行了模拟,得到了涡轮的运行特性,如流量特性、转速特性、效率等。将计算结果与相同条件下的试验结果进行比较,可以看到计算结果基本符合增压器设计阶段性能考核的要求,具有工程化应用的意义。     

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。     

车用涡轮增压器蜗壳内三维流场模拟分析

建立了盖瑞特TB25型涡轮增压器蜗壳内部流道几何模型,并使用三维CFD软件AVL Fire对此模型的可压缩、粘性三维流场进行了数值模拟。分析表明,在进气蜗壳的拐角处速度有明显的降低,且局部产生旋涡。对此处进行了修改,并重新分析了涡轮内部的流动情况。结果是,该处的速度等值线分布均匀,没有出现速度明显降低的情况,且较之修改前总-静效率提高了0.12%。     

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。     

CFD的水泵数值分析

CFD模拟可以直观了解产品内的复杂流动现象,对提高设计能力、改进和优化设备具有重要的作用。文章建立了发动机冷却水泵的实际工作模型,对水泵体内部的三维湍流流场进行CFD模拟;研究了水泵内部复杂流场中各个位置上压力分布、速度分布和湍动能情况;分析水泵的水力损失,对发动机水泵的扬程和水力效率性能进行分析和预测,计算结果与试验结果相差不超过8％,表明利用CFD数值模拟分析具有很高的可靠性,能充分反映水泵内部流动的复杂情况,可以为水泵结构设计和性能改进提供理论依据。     

汽车涡轮增压器压气机噪声的计算气动声学模拟

汽油机领域增压技术(Eco-Boost)的问世为技术人员带来新的挑战。挑战之一是在非设计工况下,进入涡轮增压器的气流会产生气流噪声。在某些运行工况下,当进气质量流量和压比达到某一数值时,压气机叶轮表面气体分流会产生宽频噪声,被称为"啸叫"噪声。可以用增压器吹风试验和发动机台架试验来检测这种气体流动噪声。为了开发一种有效的设计,有必要了解这种噪声产生的基本机理。介绍为研究进气条件对啸叫噪声的影响而进行的计算气动声学分析,包括整个压气机叶轮和涡壳在内的三维计算流体动力学模拟。该增压器叶轮由6个主要叶片和6个分流叶片组成。基于计算机辅助工程的结果,提出一种压气机引导边缘入口台阶与进口导向叶片(或旋转叶片)组合的方案,以降低啸叫噪声,并通过试验证实这种创新设计的有效性。     

增压器涡轮蜗壳开裂问题研究北大核心

对某车用增压汽油机开发过程中出现的国产涡轮蜗壳开裂问题进行了研究,从材料、生产工艺和设计试验等方面综合分析开裂失效因素,建立蜗壳流固耦合解析模型,应用热-机械疲劳分析方法进行设计优化。先用CFD方法计算得到蜗壳热交换边界,然后求解蜗壳在周期冷热循环中的瞬态温度场,将瞬态温度结果输入FEA模型分析后得到蜗壳在周期冷热循环中的瞬态应变变化。根据应变变化幅度推测热-机械疲劳开裂风险,提出了可取代原进口A3K蜗壳的国产1.4837Nb蜗壳优化新方案,并通过了发动机冷热循环耐久试验。研究结果表明了所建方法对解决蜗壳开裂问题实用可行,能够满足工程要求。     

涡轮增压器压气机性能分析

利用计算流体力学( CFD)对涡轮增压器的压气机叶轮及蜗壳的组合性能进行了模拟计算,得到了其在各转速下的效率及压比特性曲线.将这些特性曲线值与实验值进行对比后,详细分析了两者之间所存在的偏差以及引起该偏差的可能原因.然后对压气机叶轮内部的流场进行了详细分析,指出了引起流道效率损失的原因及今后优化方向.在此基础上初步分析...     

固定几何形状和可变几何形状无叶蜗壳的气动设计

<正> 前言 改善涡轮增压器各部件的效率是所有增压器设计者要达到的一个重大议计目标。本文所介绍的是径流涡轮无叶蜗壳的一种新的设计方法。虽然这种分析方法简单,但已取得良好的效果。为了强润指出新旧设计方法的差异,本文将概述以往所用的一些设计方法,以及蜗壳的试验结果。根据这些试验结果提出了在理想进气状态下径流涡轮的新的计算公式。试验结果表明,虽然这种新的计算方法基于非常简单的基本原理,但它与原设计方法相比,具有一定的价值。     

高功率低燃油耗的新一代蜗壳式增压器

德国Handtmann Systemtechnik公司重新启用蜗壳式增压器的理念,以期通过增压提高汽油机的功率,并对其进行了全面的改进。这一项目的合作伙伴Be rtrandt公司对发动机工作过程进行仿真,证实了蜗壳式增压器相比其他增压系统所具有的优越性。介绍了Handtmann Systemtechnik公司的蜗壳式增压器在发动机缩缸强化理念中的应用。单级和两级蜗壳式增压器适用于汽油机和低排放柴油机。     

车用可变几何涡轮增压器喷嘴环叶片初步研究

对应用气动型与对称型喷嘴环叶片的车用可变几何涡轮增压器进行了研究。分别建立了两种喷嘴环三维模型,应用NUMECA软件对配置两种喷嘴环的涡轮进行了流场计算与分析。设计、加工了气动型叶片喷嘴环组件,分别将两种喷嘴环组件装配在同一台增压器上,进行了增压器涡轮性能对比试验。结果表明,气动型喷嘴环涡轮具有更宽广的流量范围,且效率更高。     

增压器涡轮叶片设计方法研究

介绍了车用涡轮增压器涡轮叶片的一种新的设计方法。新设计的这种涡轮叶片截面形状为曲线形，叶片端部厚度减小，根部顾度增加，从而提高了叶片的自振频率，减小了叶片转动惯量，改善了涡轮工作的可靠性和发动机的加速性，该设计方法对于实现涡轮叶片的ＣＡＤ，ＣＡＭ有实用意义。     

可调涡轮喷嘴导流叶片气动转矩的试验研究

采用测力传感器对可调喷嘴涡轮的喷嘴环调节机构的驱动力进行了测量。在考虑了喷嘴环气动转矩的传递过程后,通过换算,求出了气动力作用在喷嘴导流叶片转轴上的转矩。经过重复试验测试,试验结果具有可重复性,证明该测试方法简单有效。由试验得出,在导流叶片开度相同条件下,气动转矩随涡轮中气体质量流量的增加而增大;在流量相同的条件下,气动转矩随导流叶片开度的减小而减小,甚至会改变转矩方向而为负值。此结果为设计喷嘴环调节机构提供了参考依据,并为采用CFD方法对导流叶片气动转矩在发动机全工况范围内的变化进行研究提供了数值基础。     

JK90S可变喷嘴涡轮增压器试验研究

将所设计的JK90S转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验。试验结果表明,它能够有效地调节涡轮特性。进行了可变喷嘴涡轮增压器与WD615柴油机的匹配试验,并将匹配结果与原机进行了试验比较;结果表明,柴油机低速动力性和部分负荷低速燃油消耗都得到了改善。     

吸扫式扫路车吸嘴流场性能分析

采用计算流体力学(CFD)方法对几种带反吹循环系统的吸扫式扫路车的吸嘴流场进行了仿真分析。建立了吸嘴流体几何模型,再基于有限体积法选择非结构化网格对模型进行了网格划分,并采用κ-ε湍流模型建立了吸嘴气相计算模型,对模型施加适当的边界条件后,利用FLUENT软件对模型进行了数值计算。仿真结果表明,双侧反吹式吸嘴具有较强的吸尘能力和防尘效果,对各种情况的路面均具有较好的清扫效果,是较为合理的反吹式吸嘴结构。利用CFD技术对扫路车吸嘴流场进行仿真分析为扫路车吸嘴的设计提供了新的方法。     

涡轮增压器蜗壳喷嘴出口速度分布的数值模拟

以k—ε双方程模型模拟车用柴油机涡轮蜗壳内的气体流动情况 ,以心形线拟合蜗壳的通流截面 ,和SIMPLEST算法对蜗壳喷嘴出口气流角和速度的分布情况进行了三维数值计算 ,并将计算结果与实测流场进行了比较 ,两者分布规律吻合较好     

进气道螺旋段关键结构参数多目标优化设计

采用气道稳流试验、CFD稳态模拟,结合多目标优化设计手段,研究YN柴油机单螺旋进气道螺旋段的最小截面积、蜗壳内半径、蜗壳外半径和螺旋室高度4个关键结构参数对气道流动特性的影响。结果表明:通过回归分析获得的近似数学模型,可实现气道结构参数与气道性能的正向定量研究;通过对原机气道螺旋段结构参数的多目标优化,可实现在流量系数小幅降低(0~3.98%)的条件下,涡流比的明显提高(9.3%~14.34%)。     

双通道蜗壳径流涡轮的设计与流动机理研究

低负荷下的扭矩对于小型发动机十分重要,其决定了汽车的驾驶性能。配有双通道蜗壳的涡轮已被证实在瞬态性能和气缸扫气方面具有极大优势。本研究通过数值方法,比较了不同部分进气条件下双通道径流涡轮的性能。设计了一个双通道径流涡轮,以达到某国外混流涡轮(带有可变喷嘴的涡轮A)的流通能力。借助软件ANSYS-CFX,采用稳态数值模拟方法来实现全部进气和部分进气条件下涡轮的性能预测。基于不同进气条件(叶根进气HI和叶尖进气SI)的性能比较结果进行流动机理分析。结果显示SI比HI具有更好的性能,且传递到叶轮的流动在通道内产生了完全不同的涡流结构。对于HI进气,产生于叶轮叶根处的涡流逐渐迁移到叶尖区域,而SI进气正好相反,这即是HI进气较SI进气具有更高流动损失和更差性能的原因。     

喷油器参数对柴油机燃烧特性影响的数值模拟

应用三维CFD模拟软件FIRE,对1台135柴油机的喷雾与燃烧过程进行了数值模拟。通过缸内流场分析和浓度分析,研究了喷孔数、喷孔锥角对燃烧过程的影响及对NOx和炭烟生成的影响。结果表明,喷孔数和喷孔锥角影响燃油的喷雾质量和油气混合质量,进而影响燃烧过程和排放物的生成;CFD模拟计算对优化喷油器参数,从而改进燃烧系统具有指导意义。