考虑温度场作用的车用涡轮增压器转子动态特性及结构优化研究
发布时间：2021-09-28 14:31
在减少二氧化碳排放量和提升燃油效率的趋势下,涡轮增压器已经成为大部分燃油发动机所必需的设备。应用广泛的涡轮增压器,其转子是核心部件。对于高速旋转涡轮增压器转子来说,稳定运行是必须的也是非常重要的。由于涡轮增压器的工作环境恶劣,发动机排出的高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,通过转轴传递给压气机叶轮,然而压气机叶轮处于常温环境中,从而使转子产生较大的温度梯度。转子整体是由多种材料组成,其材料属性会随着温度的变化而改变,随着转速的增大进而影响转子的动态特性,若长期运行,会引发转子共振甚至转子会破坏。因此了解温度场作用下的转子动态特性是非常必要的。根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,构建了涡轮增压器流场三维模型和转子模型。以温度场作用下转子的动态特性和结构优化研究为目的,建立了稳态流场下的数学模型和转子有限元模型。在CFX软件中采用共轭传热法计算多工况的转子温度分布,并通过涡轮增压器性能测试实验来验证传热数值模拟的可行性。将计算得到的转子温度分布数值以节点编号的形式导出,供后续转子有限元模拟计算使用。根据轴承参数并采用Dy Ro Be S软件获得油膜的非线性刚度、阻尼系数,将节点编号形...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械增压
第1章绪论2性的发展趋势。提高缸内平均有效压力的功率效果就比较理想。压力升高时，发动机的机械和热负载不会成倍增长，并且平均压力可进行大幅度提升。增加缸内的充气密度是提高缸内平均压力最有效的办法。增压的效果很明显，其过程是将过滤好的尽量多的新鲜空气送入一定容积的气缸内。新鲜空气的密度越大，就可以和更多燃料混合进行燃烧，使发动机产生更多的动力[2]。1.3.1增压器的种类(1)机械增压机械增压是利用发动机的曲轴提供动力并连接增速装置带动增压器工作的增压方式。按增速装置与增压器连接类型不同分为：齿轮式机械增压和齿形带式机械增压，如图1.1所示。机械增压按照转子形状又分为螺杆式、罗茨式、汪克尔式和螺旋式。其中螺杆式效率最高，应用最广泛，如图1.2所示。相对于涡轮增压，机械增压具有良好的加速性、快速响应性以及较小的压力损失。然而，在发动机高速运转时，能量损耗大，若继续增加压气机功率，会使发动机机械效率降低，油耗增大，发动机动力也会受到一定的影响。图1.1机械增压图1.2螺杆式机械增压(2)气波增压在1950年初，一种新型增压技术气波增压开始新兴起来，如图1.3所示。其工作原理是利用气体的压力波来传递能量。气波增压可以适用较高功率的柴油发动机使用，增压比能够达到2~3之间。特点是结构简单、制造方便、对材料没有特殊要求，能使发动机在低速时获得根大的扭矩，瞬态响应好。缺点是结构尺寸和重量大，安装位置会受到限制。受废气和新鲜空气直接接触的影响，相比较其他增压方式整体效率低，满负荷运行时会增加油耗，噪声也较大。
气波增压
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涡轮增压器轴流涡轮在多场耦合作用下的力学分析[J]. 刘演龙,周东. 内燃机与配件. 2020(01)
[2]增压器涡轮端热边界对流场仿真的影响[J]. 尹川川,倪计民,金文华. 车用发动机. 2019(06)
[3]基于共轭传热计算的换热器热应力分析[J]. 邹智鑫,王合旭,蒋彦龙,陈冀,郑文远,吴京泽. 科学技术与工程. 2019(32)
[4]柔性支撑转子支撑刚度对临界转速的影响分析[J]. 任正义,朱健国,杨立平. 机械制造与自动化. 2019(05)
[5]温度对小型涡轮泵转子临界转速影响研究[J]. 张明根,胡丽国,郝小龙,王志峰. 流体机械. 2019(05)
[6]气流激振对涡轮增压器转子稳定性的影响[J]. 谢春风,殷玉枫,曾光,赵春江,邓会栓. 车用发动机. 2018(06)
[7]航空发动机高压模拟转子自由模态分析与试验[J]. 全勇,吴桂娇,黄巍. 装备制造技术. 2018(07)
[8]润滑供油压力对涡轮增压器转子稳定性影响[J]. 辛易达. 长春工业大学学报. 2018(03)
[9]材料内阻对旋转复合材料轴动力学稳定性的影响研究[J]. 任勇生,时玉艳,张玉环. 振动与冲击. 2017(23)
[10]基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究[J]. 陈晓明,冀宏,张硕文,刘新强,杨旭博,崔腾霞. 液压与气动. 2017(05)
硕士论文
[1]永磁转子偏转式三自由度运动电机建模分析与结构参数的优化设计[D]. 张璐.河北科技大学 2015
[2]42CrMo钢热处理过程数值模拟及换热系数的测定[D]. 许瑾.大连交通大学 2013
[3]涡轮增压器转子支撑系统临界转速计算及非线性动力学特性研究[D]. 李宏玲.合肥工业大学 2013
[4]球轴承—转子系统临界转速分析与结构优化[D]. 张锦龙.华中科技大学 2012
[5]高速永磁电机转子特性分析及结构优化设计[D]. 方程.沈阳工业大学 2010
本文编号：3412083
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械增压
第1章绪论2性的发展趋势。提高缸内平均有效压力的功率效果就比较理想。压力升高时，发动机的机械和热负载不会成倍增长，并且平均压力可进行大幅度提升。增加缸内的充气密度是提高缸内平均压力最有效的办法。增压的效果很明显，其过程是将过滤好的尽量多的新鲜空气送入一定容积的气缸内。新鲜空气的密度越大，就可以和更多燃料混合进行燃烧，使发动机产生更多的动力[2]。1.3.1增压器的种类(1)机械增压机械增压是利用发动机的曲轴提供动力并连接增速装置带动增压器工作的增压方式。按增速装置与增压器连接类型不同分为：齿轮式机械增压和齿形带式机械增压，如图1.1所示。机械增压按照转子形状又分为螺杆式、罗茨式、汪克尔式和螺旋式。其中螺杆式效率最高，应用最广泛，如图1.2所示。相对于涡轮增压，机械增压具有良好的加速性、快速响应性以及较小的压力损失。然而，在发动机高速运转时，能量损耗大，若继续增加压气机功率，会使发动机机械效率降低，油耗增大，发动机动力也会受到一定的影响。图1.1机械增压图1.2螺杆式机械增压(2)气波增压在1950年初，一种新型增压技术气波增压开始新兴起来，如图1.3所示。其工作原理是利用气体的压力波来传递能量。气波增压可以适用较高功率的柴油发动机使用，增压比能够达到2~3之间。特点是结构简单、制造方便、对材料没有特殊要求，能使发动机在低速时获得根大的扭矩，瞬态响应好。缺点是结构尺寸和重量大，安装位置会受到限制。受废气和新鲜空气直接接触的影响，相比较其他增压方式整体效率低，满负荷运行时会增加油耗，噪声也较大。
气波增压
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涡轮增压器轴流涡轮在多场耦合作用下的力学分析[J]. 刘演龙,周东. 内燃机与配件. 2020(01)
[2]增压器涡轮端热边界对流场仿真的影响[J]. 尹川川,倪计民,金文华. 车用发动机. 2019(06)
[3]基于共轭传热计算的换热器热应力分析[J]. 邹智鑫,王合旭,蒋彦龙,陈冀,郑文远,吴京泽. 科学技术与工程. 2019(32)
[4]柔性支撑转子支撑刚度对临界转速的影响分析[J]. 任正义,朱健国,杨立平. 机械制造与自动化. 2019(05)
[5]温度对小型涡轮泵转子临界转速影响研究[J]. 张明根,胡丽国,郝小龙,王志峰. 流体机械. 2019(05)
[6]气流激振对涡轮增压器转子稳定性的影响[J]. 谢春风,殷玉枫,曾光,赵春江,邓会栓. 车用发动机. 2018(06)
[7]航空发动机高压模拟转子自由模态分析与试验[J]. 全勇,吴桂娇,黄巍. 装备制造技术. 2018(07)
[8]润滑供油压力对涡轮增压器转子稳定性影响[J]. 辛易达. 长春工业大学学报. 2018(03)
[9]材料内阻对旋转复合材料轴动力学稳定性的影响研究[J]. 任勇生,时玉艳,张玉环. 振动与冲击. 2017(23)
[10]基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究[J]. 陈晓明,冀宏,张硕文,刘新强,杨旭博,崔腾霞. 液压与气动. 2017(05)
硕士论文
[1]永磁转子偏转式三自由度运动电机建模分析与结构参数的优化设计[D]. 张璐.河北科技大学 2015
[2]42CrMo钢热处理过程数值模拟及换热系数的测定[D]. 许瑾.大连交通大学 2013
[3]涡轮增压器转子支撑系统临界转速计算及非线性动力学特性研究[D]. 李宏玲.合肥工业大学 2013
[4]球轴承—转子系统临界转速分析与结构优化[D]. 张锦龙.华中科技大学 2012
[5]高速永磁电机转子特性分析及结构优化设计[D]. 方程.沈阳工业大学 2010
本文编号：3412083
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