可变喷嘴涡轮增压器试验研究

可变喷嘴涡轮调节技术是改善增压柴油机低速性能、降低柴油机排放的有效措施。将所设计的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CA6106柴油机的匹配试验,并将其结果与带放气阀增压器的试验结果进行了比较,结果表明CA6106柴油机高速油耗和整个外特性烟度都得到明显的改善。     

汽车涡轮增压器同步谐波噪声仿真与优化*

针对增压发动机急加速急减速时产生的增压器同步谐波噪声问题,该文通过噪声仿真技术进行分析与优化。首先,分析该噪声的特征与传播路径;其次,建立流场仿真模型。利用剪切应力输运湍流模型与分离涡流模拟湍流模型对增压器进行稳态与非稳态瞬态流场分析,提取非稳态流场的叶轮与压气机流道表面的偶极子声源;最后,建立噪声传播模型,计算该增压器压气机的进气口声场分布。通过理论分析与试验相结合的方法,优化叶轮轮缘与压气机壳体的配合型线,将该增压器噪声的阶次峰值最大降低约15.3 dB(A),消除了同步谐波噪声,且对发动机性能几乎无影响。该噪声的解决方法可以为压气机气动噪声优化提供有价值的参考。     

车用涡轮增压器混流涡轮的设计

为了改善高比转速下增压器的涡轮性能，本文为匹配Ｊ６１１０Ｚ柴油机的ＨＩＦ增压器设计了混流涡轮．设计中采用了结合叶轮准三元流动分析的涡轮性能预测新方法．混流涡轮的性能试验结果显示，与径流涡轮相比，混流涡轮流通能力更大，并且能在更低的速度比ｕ／ｃｏ下得到更高的涡轮峰值效率．     

180°进气弯管安装角度对离心压气机的性能影响

针对车用涡轮增压器压气机进口广泛采用弯管的现实,有必要评估弯管导流进气对离心压气机性能的影响,为发动机进气管道的优化提供参考。本文对离心压气机进口接入直管和多种不同安装角度的180°弯管展开实验和数值研究。研究结果表明:弯管进气使压气机性能下降,其性能下降程度与弯管的周向安装位置有关,而且这种影响随流量增加而增大;叶轮进口的流场结构受进气管道导流、叶轮势流和下游蜗壳周向不对称性共同作用,其对应的总压畸变形态改变了叶轮进气条件,导致压气机性能不同程度下降。     

电动增压器流量特性的测定与数值分析

应用计算流体动力学方法对研制的电动增压器的压气机整机进行了三维湍流流场模拟计算.计算中对压气机实体模型进行适应性很强的非结构三角网格划分,采用Realizable κ-ε双方程湍流模型模拟时均Navier-Strokes方程.利用热线风速仪对电动增压器出口截面的流量特性进行了测定.将计算的压气机出口流量特性以及速度场分布与实验值进行比较,结果基本吻合,这对电动增压器的结构设计优化具有重要的指导作用.     

扩压形式对离心压气机性能影响

对采用无叶扩压器、叶片扩压器以及串列叶片扩压器的车用增压器离心压气机内部流动进行了数值分析,研究了不同扩压形式对压气机性能的影响。结果表明,低稠度叶片式扩压器在设计工况点附近可以有效提高压气机效率;串列式叶片扩压器则可以改善叶片扩压器流量范围减小的问题。在小流量工况下,气流角与设计工况不同,攻角增大,使得流动分离加剧,损失变大。通过调节叶片安装角可以减小气流攻角,改善压气机性能。基于本文研究结果,可以为全可调离心压气机的设计和调节策略的研究提供理论依据。     

航空汽油机双级涡轮增压器系统的基本模型

为进行高空大气研究或者高空无人侦察,需要使用适合于1至3万米高空低速长航时飞行的加装多级涡轮增压器的活塞发动机系统.本文对于其中的双级涡轮增压器子系统的设计和飞行高度特性分析问题,给出了基本的气动热力学方程组和辅助模型方程组.方程组考虑到最简单的压气机-涡轮共同工作特性,考虑到增压器的总体与部件的气动设计可行条件的约束,发展的计算程序还考虑到必要的一维流动约束条件.这些确保了压气机、涡轮部件的设计存在可行解并可优化.于是得到了一种比总体部件法模拟方法清晰快速得多的基本设计与分析模型.算例已分析出一般双级增压的发动机系统的全功率高度特性的基本规律和物理特征,并随之提供出飞行控制中的增压器子系统和活塞发动机的调节计划数据.     

五级轴流压气机气动设计数值研究

针对某中档功率燃气轮机压气机部件气动性能需求,开展了五级轴流低压压气机气动设计技术数值研究。围绕提高效率和扩大喘振裕度两个根本问题,在气动设计的一维设计、S2通流设计、叶片造型等各个环节进行了参数筛选与性能优化,并通过Numeca软件和Denton程序全三维数值模拟性能确认,设计点气动性能满足并超过了指标要求。为了满足低速运行压气机喘振裕度要求,一维经验统计数值预测前面级导叶调节所能带来的喘振裕度拓展区间,并研究了几级联调的调节规律,以指导五级轴流压气机气动性能试验。本文研究提供了满足性能指标要求的全新五级轴流压气机气动设计,获得的扩喘导叶调节规律可供相似多级轴流压气机导叶联调参考。     

凸肩对单级压气机性能的影响

为研究防振凸肩对压气机性能的影响,进行了转子带凸肩与不带凸肩的单级压气机性能试验。试验结果表明,凸肩对压气机气动性能的影响不局限于凸肩附近区域,它几乎影响到整个叶片通道高。分析认为,气流在压气机内的流动状态与流量连续方程和径向平衡方程有关。局部凸肩的干扰,除引起气流重新径向平衡外,还带来凸肩区附近粘性损失增加和阻止转子尖部因离心力引起的弹性变形等影响。这必然使凸肩的影响扩展到全叶高。设计带凸肩转子时,应在凸肩所在处考虑局部堵塞和损失的影响,这样才能比较客观地反映防振凸肩对改变压气机内流场分布的作用。     

进气支板对某跨音速压气机性能影响的研究

一、BB压气机简介 BB压气机是某型跨音速压气机改型设计后的前两级压气机试验件.压气机进口的四个整流支板是两级转子的前支点.由于设计指标的苛刻要求,压气机进口轴向马赫数选择较高,平均轴向马赫数M_(acp)=0.718.双级总性能设计指标为,流量G_B=50.5公斤/秒,总压比π_k~*=1.804,绝热效率η_k~*=0.825.而设计流量下的试验总性能为,G_B=50.5     

压气机叶栅流场和气动性能的无粘流-边界层迭代计算

本文给出一种计算压气机叶栅流场和气动性能的无粘流-边界层迭代方法.这种方法能够计算叶片后缘附近有紊流边界层分离的流动,考虑了尾迹对主流的位移效应.对一个高亚音速压气机叶栅的最小损失工况,计算得到的叶片型面M数分布、叶栅出口气流角、总压损失系数和试验值符合良好.     

相似原理在离心压缩机上的应用研究

本文以涡轮增压器离心压缩机为研究对象,基于部分相似原理建立了低速大尺寸模型,该模型忽略了雷诺数的影响以便于模型缩放。为了补偿雷诺数的影响以获得流动的相似性,通过对压气机叶顶间隙和扩压器出口直径的修正来减小原型与放大模型之间的差异。对几种衍生模型机进行了数值模拟,并通过性能实验验证了该方法的可靠性。修正后的模型压缩机E与原型机性能的相对误差小于0.8%,说明压缩机E的流场与原型的流场达到了流动相似。     

四级低速大尺寸压气机的试验与数值模拟研究

在上海交通大学自行设计、搭建的低速大尺寸压气机(Low Speed Research Compressor,LSRC)试验台上对带有悬臂静叶的压气机试验件进行总体性能及气动参数的试验研究,以验证低速模拟试验技术。并利用单通道定常数值模拟对其进行计算,与试验结果进行对比,以校验数值模拟方法。四级压气机试验件由高负荷高压压气机后面级经过低速模化设计而来。试验结果表明,该四级压气机级在最高效率点效率达到86.20%,总压比达到1.088,失速裕度为36.64%。单通道定常数值模拟能够较为准确地得到压气机特性及气动参数分布等结果,进一步准确模拟失速裕度及级间参数分布需采用非定常数值模拟方法。     

梯状间隙结构对轴流压气机影响的试验与数值模拟

采用试验和数值模拟的方法研究了梯状间隙结构对轴流压气机转子性能以及内部流动的影响,在某单级轴流压气机试验台上,在5059r／min和8130r／min两个换算转速下分别对三种不同的机匣结构进行了详细的试验测试,结果表明:与具有设计间隙的实壁机匣结构相比,两个转速下梯状间隙结构的引入能够在扩大压气机的稳定工作裕度的同时使得压气机所有流量工况下的压比和效率均有一定程度的改善;对具有梯状间隙的压气机转子内部流场进行了详细的数值模拟,揭示阶梯状间隙结构内部流动机理。     

离心压气机非定常流动频域特性

以涡轮增压器56 mm离心压气机为研究对象,采用定常流动求解方法,对其三种不同转速下的工作特性进行了预测并与实验进行了对比分析;应用相延迟方法,对高转速近失速点工况下压气机内部的三维非定常流动进行了数值模拟及频谱分析,对叶轮流道、无叶扩压器以及蜗壳内的流动频谱特性进行了初步分析.频域分析表明,对于本文所研究的离心压气机,非定常脉动特性主要表现在叶轮流道中,是诱发压气机气动噪声的主要因素,而在蜗壳内,非定常脉动特性显著减弱.     

多级轴流压气机性能预测及导静叶调节优化

基于一维流动模型和复合形法/模拟退火法的优化算法,建立了多级轴流压气机性能预测和导静叶调节优化的方法,编制了相应的Python计算程序,获得了NASA-74A跨音速轴流压气机前三级的气动性能图及最优导静叶调节角度。结果表明:该压气机气动性能的预测结果与试验数据吻合较好,喘振边界预测较准;导静叶调节角度的组合优化使各转速下的最高效率提升明显。研究工作表明所建立的性能预测与调节优化方法具有一定的可靠性,对发展多级高负荷轴流压气机的先进气动设计体系及调节技术具有理论参考价值和重要工程应用意义。     

亚音速轴流压气机转子非轴对称轮毂端壁的数值研究

修改端壁型线是减小二次流损失提高压气机性能的有效方法之一.本文针对某高亚音速压气机转子,首先利用三角函数造型法完成了非轴对称轮毂端壁造型,然后对带非轴对称端壁结构的轴流压气机内部流场进行了详细的数值模拟,数值计算所获得的总性能与试验结果符合较好,该非轴对称轮毂端壁结构的引入能使得压气机的峰值效率提高约0.3285%.详细分析了非轴对称端壁结构对压气机内部流场结构的影响,结果表明:非轴对称轮毂端壁结构的采用能够改善轮毂端壁附近载荷分布,有效地降低叶片通道的二次流流动,从而提高轴流压气机的性能.     

基于LXI总线的压气机试验台测试系统设计及应用

本文介绍了基于LXI总线的压气机测试系统,阐述了该系统的主要特点和优势。试验中对电压、压力、温度、流量和频率等参数进行采集和记录,然后通过系统软件性能分析端提供专业的算法分析接口,接入压气机性能分析计算链以及其他用户自定义的算法进行实时性能分析,从而实现压力机性能的测试及判断。经过试验验证,该系统运行稳定,基于LXI总线的仪器和基于网络的数据发布方式既能满足试验数据实时采集、现场监视,多专业灵活分析等功能,提供灵活的接口形式满足不同专业的实时分析,实现了压气机性能的测试和试验风险的掌控。     

后面级“机匣处理”对多级轴流压气机性能的影响

一、试验由来和方案选择 由原型压气机演变而来的C型压气机,装于某型发动机后,产生高空接加力停车故障.根据有关飞行试验实测结果表明,系属压气机喘振引起的整机停车、产生停车的转速在=1.03～1.08范围.因此,为深入了解产生该故障的内在机理和找出可行解决办法,进行有关压气机性能试验显得很有必要。     

高负荷轴流压气机的通流计算与分析

高负荷轴流压气机内部流动复杂,气动性能预测难度大。本文介绍了作者开发的一套适用于高负荷轴流压气机性能预测的通流计算程序。程序采用流线曲率法,基于对压气机内部流动规律的深刻认识,结合实际工程经验,建立了对于损失、落后角等的预测模型,以及失速和掺混模型。通过对NASA的跨音转子Rotor 1B、PW三级机组3S1、GE公司E~3机组等多台有代表性机组进行计算,并将计算结果与试验数据进行对比,验证了本通流程序的可靠性。结果表明,本程序是高负荷轴流压气机性能分析预测的有效工具,具有一定工程应用价值。