增压器压气机叶轮在高原环境下的失效分析与改进

针对高原环境下增压器超速引起的压气机叶片断裂的问题,介绍了故障定位、故障分析、故障再现以及改进等处理全过程。从增压器工作载荷谱入手,分析了叶轮的应力分布、叶片模态变化,确定了叶片不同部位的失效模式。从降低转速、提高叶片固有频率和提高出口处叶片的抗疲劳强度三方面优化了压气机叶轮,通过故障再现的对比性试验、性能对比试验等验证,结果表明,改进后的增压器最高许用转速提高10%,满足了发动机变海拔的使用要求。     

在涡轮增压器压气机和涡轮叶轮设计上空气动力学研究的最新进展

本文介绍三菱重工业有限公司(MHI)新研制的“G”系列压气机叶轮和涡轮叶轮。与以前设计相比,在流通能力相同时,新一代叶轮惯性较低,性能提高,尺寸减小。下面说明这种现代化的增压器叶轮设计特点及其在燃气试验台和发动机测功器上的性能改善情况。     

增压器涡轮轮毂疲劳可靠性分析与寿命预测方法

针对增压器涡轮由离心载荷所引起的轮毂疲劳失效模式,基于装甲车辆柴油机耐久性台架考核试验剖面,分析了增压器在不同工况下运行时涡轮转速的变化规律,计算了涡轮轮毂疲劳危险部位的应力历程.通过对涡轮轮毂疲劳强度模拟试验样件的疲劳性能测试,建立了涡轮轮毂疲劳寿命与应力之间的数学模型.在此基础上,研究了涡轮轮毂的疲劳可靠性分析与寿...     

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。     

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...     

废气涡轮增压器塑料零部件

进一步减轻增压系统质量及节约成本的要求推动了用塑料替代铝材的探索.首款塑料压气机壳体样品经卓有成效的试验表明,其具有相应的潜力.下一步是研究用塑料制造复杂的压气机叶轮.此外,Mann+Hummel公司阐明了材料和制造技术所面临的挑战.     

涡轮增压器压气机级性能仿真预测研究

采用Fine/Turbo软件对H145涡轮增压器压气机级进行数值模拟及流场分析。介绍了涡轮增压器压气机级建模及分析过程,分析了不同模拟方法对最终模拟结果的影响。结果表明,采用CFD数值模拟和流场分析的方法对压气机级性能进行预测是可行的,可以满足增压器多方案性能优化选型需求。     

增压器压气机密封性能模拟与试验研究

采用Numeca数值分析软件建立了某汽油机增压器压气机端流场网格模型,并计算出增压器在低速近堵塞工况下进口压力为负压时压气机性能曲线,对压气机流场分析发现,轮背压力沿径向方向逐渐降低,在轴中心位置附近达到最小值,而在周向方向则变化较小。此外,在不同的转速下,随着进气口负压程度的加大,在轮背建立起来的压力逐渐降低,当进气负压增加到某一值时,若轮背临近密封环处的压力在大气压力附近波动,压气机发生漏油的风险提高。为了验证压气机负压能力预测的准确性,在现有压气机性能测试试验台架上开展了压气机密封性能测试,结果发现,在50 000r/min时,增压器压气机在-6kPa开始发生漏油,50 000r/min转速下则在-12kPa发生漏油,模拟分析结果与试验结果存在一些差异,而后就可能存在的原因进行了分析,以完善分析方法,提高增压器产品性能预测能力。     

放气阀增压器在柴油机高原环境适应性改进中的应用研究

基于柴油机进排气高原环境模拟试验平台,针对所研制放气阀涡轮增压器,通过配机试验研究,获得结论如下:基于由冷态测量获得的放气阀开启特性,在考虑放气阀几何结构、排气脉冲压力波动等因素影响后得到预测特性,与高原模拟试验结果具有较好的一致性,偏差在7%以内;放气阀涡轮增压器具有较高的扭矩储备系数,可用于高原环境适应性动力改进,海拔4000 m工况可获得1.27扭矩储备系数,与常规增压器平原扭矩储备系数相当;在高原环境发动机进气量需要增加、压后压力需要提高的情况下,放气阀与平原工作状态近似,在最大扭矩点之后处于开启状态;与平原相比,高原4000 m工况压气机压后压力降低约60 kPa.通过更换高压比压气机放气阀涡轮增压器,在保持原有配机性能近似不变的情况下,可有效解决高原增压器超速问题,可使增压器转速在平原状态下降低10000 r/min左右,在高原4000 m工况,工作转速与更换前平原工作转速相当.     

涡轮增压器旁通放气阀杆疲劳断裂研究

针对某型涡轮增压器旁通放气阀杆断裂故障,对断口进行了分析,确定了放气阀杆断裂为双向弯曲疲劳失效。在此基础上,运用有限元方法对放气阀杆断裂的失效机理进行了分析,并给出了相应的改进措施。研究表明,由于放气阀的一阶固有频率过低,落在发动机振动激励频率范围之内,很容易引起放气阀杆共振而发生疲劳断裂。建议对放气阀杆进行改进设计以提高其一阶固有频率;同时,结合发动机工作剖面,在设计阶段对放气阀进行动态设计。     

增压器叶轮曲面离散数据处理方法研究

当前的柴油机增压器叶轮前倾后弯,叶片形状复杂,空间曲率变化大,曲面数据处理复杂。针对这一问题,通过建立简化的数学模型,利用可选择曲面次数的最小二乘法对叶轮曲面离散数据进行处理,借助计算机程序可对大量的离散数据进行处理,得到精度足够的叶轮曲面简化方程及其近似解。这种可选择曲面次数的最小二乘法可以为解决类似实际工程问题提供一种新方法。     

车用增压器离心压气机改型设计

为缩短研制周期,提高设计成功率,降低研制风险,基于当代工具预测设计方法,开展了某车用增压器跨音速离心压气机设计和试验验证。研究结果表明:压比3为亚音和跨音速临界压比,高于此临界压比,叶轮进入跨音速流动,流量范围急剧变窄;压比大于4,流量范围不高于20%,需采用机匣处理等流量拓宽装置以获得宽广压气机特性;采用机匣处理装置后,跨音速流量范围可拓宽15%左右;采用两区模型性能预测技术和控制载荷叶片造型技术可获得高压比宽流量范围的高性能压气机。     

涡轮增压器压气机的气动噪声源特性研究

基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程与Realizableκ-ε双方程湍流模型,利用CFD软件建立了某大型涡轮增压器离心式压气机内部气体的可压缩流动仿真模型。分析了不同工况下压气机内部气流的速度、压力等流动特性,利用宽带噪声模型对压气机进行了气动噪声源数值研究。结果表明,叶轮区域是压气机的主要气动噪声源;压气机内扰动强度和叶轮转速是气动噪声声功率的主要影响因素;宽带噪声与湍流强度的分布趋势一致。研究结果对分析压气机的气动噪声源产生机理及其控制具有参考价值。