高增压比增压器气动噪声仿真与实验研究

发布时间：2017-10-26 03:42

  本文关键词：高增压比增压器气动噪声仿真与实验研究

  更多相关文章： 涡轮增压器 压气机 流场 气动噪声 自循环机匣

【摘要】：随着废气涡轮增压器在内燃机上的广泛应用,内燃机的动力性、经济性和排放特性等都得到进一步提高,而增压器带来的噪声与振动问题也日益受到关注,因此对涡轮增压器压气机气动性能的研究分析及优化,对压气机性能提升和噪声控制都具有重要的意义。本论文以某型号船用涡轮增压器压气机为研究对象,在整理和总结国内外对于涡轮增压器流场及声场研究的基础上,通过整周数值模拟方法,对研究对象进行三维、粘性、可压缩的流场数值分析以及气动噪声的仿真预测,并通过试验测量进一步分析其噪声的频谱特性及机理,最后针对性的进行压气机结构优化,以提高压气机性能。本文首先利用三维建模软件建立了压气机的三维实体模型,并借助ANSYS FLUENT软件平台,分成多个区域对压气机内部流动进行了三维、稳态、粘性、可压缩的数值仿真,根据数值模拟结果分析了不同工况下压气机内部的流动特性及其变化规律,详细分析研究了压气机叶轮、扩压器以及蜗壳内的气体压力、马赫数等状态参数的分布规律以及成因。压气机声场主要通过宽带噪声法和声类比法来分析压气机的噪声分布规律及其产生机理。宽带噪声法是基于定常流场分析,根据定常流动数值模拟分析不同工况下宽带噪声源的分布特征。声类比法的分析则是基于非定常流场的数值模拟,通过对比不同工况下压气机内不同位置观测点离散噪声频谱,分析其频谱特性和形成机理。开展了涡轮增压器的辐射噪声测量工作,根据所测结果分析了涡轮增压器辐射噪声的主要组成部分和频谱特性,并且分析了随着工况的变化涡轮增压器辐射噪声成分的变化。在流场和声场的数值仿真以及实验测量的基础上,对于压气机的改进设计通过增加自循环机匣结构,分析了自循环机匣结构对压气机内部流动影响,设计了不同几何参数的自循环机匣,以叶轮静压比和扩压器静压恢复系数作为评价标准,分析了自循环机匣几何参数中的后槽宽度对压气机性能的影响。通过本文的相关研究,拓宽和加深了对于压气机流动数值模拟方法的认识,详细研究了压气机内流动分布、流动特性以及形成机理,对比了不同工况下的压气机流动的变化,分析阐述了气动噪声源分布、频谱特征及其产生机理,压气机的优化改进则是分析不同几何参数的自循环机匣对于压气机性能的影响,改进方案对压气机性能提升、稳定运行裕度扩大具有借鉴作用。
【关键词】：涡轮增压器 压气机 流场 气动噪声 自循环机匣
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 本文的研究背景及意义12-13
• 1.2 本论文国内外研究现状与发展趋势13-17
• 1.2.1 叶轮机械气动噪声机理13-14
• 1.2.2 叶轮机械流场、声场研究方法概述14-15
• 1.2.3 增压器流场及声场的国内外研究现状15-17
• 1.3 本文研究内容与方法17-19
• 1.3.1 研究方法17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 压气机气体流动特性数值分析20-46
• 2.1 概述20
• 2.2 控制方程和湍流模型20-22
• 2.3 压气机仿真模型的建立22-23
• 2.4 数值计算的网格划分23-24
• 2.5 边界条件设置24
• 2.6 流动数值模拟结果分析24-44
• 2.6.1 叶轮区域流动特性26-34
• 2.6.2 扩压器区域的流场特性34-37
• 2.6.3 蜗壳内部流动分析37-41
• 2.6.4 压气机总体流动特征分析41-44
• 2.7 本章小结44-46
• 第3章 压气机气动噪声数值计算46-58
• 3.1 概述46
• 3.2 基于宽带噪声模型的气动噪声分析46-52
• 3.2.1 压气机叶轮区域气动噪声分析48-49
• 3.2.2 压气机扩压器区域气动噪声分析49-50
• 3.2.3 压气机蜗壳区域气动噪声分析50-52
• 3.3 基于声模拟模型的气动噪声分析52-56
• 3.3.1 流场及气动噪声仿真模型52-53
• 3.3.2 声场结果分析53-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 涡轮增压器噪声实验研究58-66
• 4.1 噪声测试原理58
• 4.2 实验测试系统58-61
• 4.2.1 实验测试设备58-59
• 4.2.2 实验方案59-61
• 4.3 试验结果分析61-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 自循环机匣对压气机流动特性影响66-80
• 5.1 自循环机匣的流动控制原理66-67
• 5.2 自循环机匣对压气机流动的影响67-71
• 5.3 自循环机匣几何参数对压气机内流动的影响71-75
• 5.3.1 设计流量下不同几何参数对流动的影响72-74
• 5.3.2 近失速流量下不同几何参数对流动的影响74-75
• 5.4 不同几何参数对压气机声功率级的影响75-78
• 5.5 本章小结78-80
• 全文总结与展望80-82
• 6.1 全文总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文85-86
• 致谢86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹阳;一项有效预防增压器涡轮破损的措施[J];内燃机车;2004年04期

2 黄斌;增压器漏油的原因及预防[J];浙江农村机电;2004年06期

3 卢润林;;增压器动态分析仪的研制[J];内燃机车;2007年11期

4 郭建明;李建政;廖发良;;工程机械用柴油机增压器常见问题及对策研究[J];筑路机械与施工机械化;2009年09期

5 贾延林;张翼;乔林虎;;增压器涡轮温度场的研究[J];内燃机车;2010年10期

6 罗东军;陆文超;黄伟枢;;某型号增压器故障分析与改进[J];内燃机;2011年06期

7 姚春德;韩伟强;徐广兰;李方成;侯亚帮;武炎;;电动增压器对废气涡轮增压器影响的试验研究[J];机械工程学报;2012年08期

8 ;增压器文摘征订启事[J];机车车辆工艺;1965年09期

9 朱大鑫;赴美考察增压器概况[J];车用发动机;1981年04期

10 傅甲臣;国产增压器与进口车用发动机匹配的尝试 一、问题的提出[J];车用发动机;1982年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 熊晏锋;;增压器燃排壳相关问题的解决[A];2013(第23届)重庆市铸造年会论文集[C];2013年

2 王正;郭凯;门日秀;徐思友;;增压器涡轮超速破坏失效模式可靠性评价模型[A];2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集[C];2011年

3 熊伟;王海涛;王旭;;气驱气体增压器静态特性研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

4 杨景玲;张燕;翟若愚;宋兆哲;杨日升;孙书艳;;气柱共振和涡轮增压器喘振噪声分析[A];计算机辅助工程及其理论研讨会2013(CAETS2013)论文集[C];2013年

5 黎其劲;;浅谈柴油发动机增压器的正确使用与维护[A];海南省公路学会学术交流论文集[C];2009年

6 王海涛;熊伟;李中华;;气体增压器充气过程动态仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

7 郑振杰;;GZ750型增压器的拆检和轴向间隙修正[A];改革创新不停步，，攻坚克难促发展——2013年“苏浙闽粤桂沪”航海学会学术研讨会论文集[C];2013年

8 隋文臣;;液控双作用增压器的探讨[A];液压与气动学术研讨会论文集[C];2004年

9 隋文臣;;液控双作用增压器的探讨[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集（第三卷）[C];2004年

10 高富荣;;一起DF8B型机车增压器机油压力低故障的原因分析[A];郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 李志悦;凤城增压器市场整顿该下决心了[N];中国汽车报;2001年

2 雷明;增压器公司 先给自己加压[N];中国机电日报;2000年

3 记者 罗恒;增压器世界寡头来渝落户[N];重庆商报;2005年

4 本报记者 胡启林;增压器行业：外资强势 本土突围[N];中国工业报;2014年

5 特约记者 沈世平;江增厂径流增压器通过真空怠速无漏油试验[N];中国船舶报;2006年

6 汤治平 沈世平;江津增压器：让高原机车增加"肺活量"[N];中国工业报;2006年

7 张迪;汽车前沿技术电动增压器有望量产[N];中国质量报;2008年

8 通讯员 黄实;栽树筑巢引凤来[N];中国船舶报;2002年

9 通讯员 黄实;十年奋进一路歌[N];中国船舶报;2002年

10 本报记者 蒋颖;老产业现新活力[N];丹东日报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 韩伟强;电动增压器降低增压柴油机瞬态烟度研究[D];天津大学;2012年

2 廖爱华;增压器的非线性力学分析[D];大连理工大学;2007年

3 邵建华;新型轴向移动可调喷嘴增压器的研究[D];大连理工大学;1997年

4 张哲;柴油机大小涡轮三阶段相继增压系统稳态与瞬态性能研究[D];上海交通大学;2010年

5 王伟才;船用柴油机相继增压系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 艾丽思;高压共轨柴油机VNT控制策略研究[D];昆明理工大学;2015年

2 潘乾邦;基于试验优化的高原发电用MJ350柴油机的性能匹配研究[D];湖南大学;2016年

3 廖成乐;增压器与柴油机匹配及降噪研究[D];湖南大学;2016年

4 邱良胜;基于公交工况的VNT柴油机性能开发和整车匹配优化研究[D];湖南大学;2016年

5 覃神全;4F柴油机增压器匹配设计及其排放性能实验研究[D];湖南大学;2016年

6 仲启东;高增压比增压器气动噪声仿真与实验研究[D];江苏科技大学;2016年

7 杨学光;自动化增压器性能试验台的研制[D];河北工业大学;2007年

8 刘志阳;气体增压器结构设计与实验研究[D];大连海事大学;2010年

9 周长李;井下斜盘式增压器关键技术研究[D];中国石油大学;2010年

10 余红东;车用柴油机与增压器的匹配试验研究[D];广西大学;2002年

本文编号：1096888