离心压气机三维流场数值研究

发布时间：2023-05-14 18:16

　　增压技术不仅是强化内燃机的最有效手段,而且对降低内燃机的污染、噪声和提高经济性也有积极的影响。但随着柴油机强化程度的提高,要求涡轮增压器的压比进一步提高,提高压比的主要方法之一是提高压气机的性能。而现有的柴油机涡轮增压器,一般都采用离心式压气机。因此充分理解离心压气机内部三维流场的物理现象是设计高效率的压气机的前提。 根据某型涡轮增压器的离心压气机叶型和通流几何的原始测量数据,用三维建模软件UG建立实体模型；利用流体分析软件NUMECA模拟了离心压气机内部的流场,对其不同转速和流量下的变工况性能进行了数值模拟；得到了离心压气机的特性曲线和各通流部件中的流场结构,分析了叶轮和扩压器内部的流动,着重讨论了造成严重损失及使流场趋于复杂紊乱的原因,包括尾迹、二次流、分离流等。 本文研究了相同转速下,不同的叶顶间隙对离心压气机内部流动的影响。结果表明,随着叶顶间隙的增大,主流射流流动受影响愈发严重,流动的不均匀性增加。此外,通过改变叶轮子午流道的形状,与原子午流道进行了对比计算,结果表明扩压段渐缩型子午流道的流动状况要优于扩压段平行的子午流道。 最后,讨论了在其他条件不变的情况下,改变叶轮叶片数...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文的选题及意义
    1.2 离心压气机的经典研究回顾
        1.2.1 叶轮机械内部流动的实验研究
        1.2.2 CFD方法在叶轮机械研究中的应用
    1.3 扩压器内流动的研究
    1.4 论文主要研究内容
第2章 数值计算模型
    2.1 引言
    2.2 计算模型
        2.2.1 NUMECA介绍
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 湍流模型
    2.3 数值求解方法
    2.4 网格生成技术
        2.4.1 CFD中的网格生成技术
        2.4.2 NUMECA网格生成技术
    2.5 收敛加速技术
        2.5.1 多重网格
        2.5.2 多阶Runge-Kutta法
        2.5.3 隐式残差光顺技术
    2.6 本章小结
第3章 离心压气机的实体模型及计算模型的建立
    3.1 离心压气机实体模型的建立
        3.1.1 主分流叶片实体模型的建立
            3.1.1.1 数据的获取与处理
            3.1.1.2 截面线曲线的创建
            3.1.1.3 叶片实体的生成
        3.1.2 轮毂的实体模型的建立
        3.1.3 扩压器模型的建立
        3.1.4 离心叶轮和扩压器实体模型的建立
    3.2 计算网格的划分
        3.2.1 计算域的确定
        3.2.2 计算网格的划分
        3.2.3 网格质量判断
    3.3 边界条件处理
    3.4 本章小结
第4章 离心压气机内部流动计算分析
    4.1 相关计算参数的设定
        4.1.1 计算方法
        4.1.2 边界条件的设定
        4.1.3 初始流场的设定
        4.1.4 其他相关参数的设定
        4.1.5 收敛准则
    4.2 计算结果
        4.2.1 特性曲线和试验对比分析
        4.2.2 离心叶轮内部流动分析
        4.2.3 叶轮内三维流动分析
        4.2.4 扩压器内流动分析
    4.3 不同的叶顶间隙对压气机性能的影响
        4.3.1 不同叶顶间隙下的速度矢量分布
        4.3.2 不同叶顶间隙下熵的变化
        4.3.3 不同叶顶间隙下叶轮出口相对总压的分布
    4.4 叶轮通道内的二次流动的发展
    4.5 本章小结
第5章 子午流道和叶轮参数的改变对压气机性能的影响
    5.1 不同子午流道结构对压气机性能的影响
    5.2 叶片数目的变化对压气机性能的影响
    5.3 扩压器稠度的变化对压气机性能的影响
        5.3.1 扩压器对压气机的性能影响分析
        5.3.2 扩压器内流动分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
附录
致谢



本文编号：3817538