离心压气机减缓喘振及降噪效果的研究

发布时间：2017-09-11 21:49

  本文关键词：离心压气机减缓喘振及降噪效果的研究

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【摘要】：随着涡轮增压技术在汽车发动机上的广泛应用,人们对离心压气机所带来的噪声问题也越来越关注。但是由于对压气机噪声领域的研究起步较晚,以及压气机内部气流的三维非定常性,导致学者们很难掌握其噪声产生的机理。如何有效控制离心压气机产生的噪声问题便成为汽车制造企业及增压器制造企业努力的方向。鉴于上述问题,本文以某型号离心压气机为研究对象,对蜗壳进气道进行结构优化,从而降低了压气机的喘振流量,并改善了压气机在喘振工况点所产生的气流脉动情况及噪声问题。首先,本文利用三维定常粘性紊流方法计算压气机的喘振工况点,通过对喘振点附近的叶轮流场进行分析,在蜗壳进气道分别设计两种扩稳槽结构——圆周通槽和间断性直槽,以达到改善压气机喘振现象的目的。接着,利用上述流体模型分别对两种扩稳槽结构进行仿真计算,分别得到两种优选方案,并通过增压器压气机特性试验完成了两种优选方案的压气机特性对比。结果表明:具有圆周通槽结构蜗壳的压气机具有更低的喘振流量。最后,本文进一步利用三维非定常粘性紊流方法,采用非线性谐波模型,分别计算出原压气机及具有圆周通槽蜗壳的压气机在近喘振工况下的流动特征及噪声频率分布图,并通过对两者流场的压力脉动、速度脉动及噪声分布进行对比分析,得出具有圆周通槽结构的蜗壳能有效降低压气机喘振点附近噪声的结论。
【关键词】：离心压气机 结构优化 流量特性 非定常
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.135
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究状况11-15
• 1.2.1 增压器结构优化研究12-14
• 1.2.2 增压器噪声控制研究14-15
• 1.3 论文的研究内容及章节安排15-17
• 2 压气机内流体分析的理论基础17-29
• 2.1 控制方程17-22
• 2.1.1 质量守恒方程17-18
• 2.1.2 动量守恒方程18-20
• 2.1.3 能量守恒方程20-21
• 2.1.4 多变过程21-22
• 2.2 紊流模型22-27
• 2.2.1 紊流数值模拟方法22-23
• 2.2.2 紊流模型23-27
• 2.2.3 近壁处理27
• 2.3 求解方法27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 压气机模型建立及数值分析29-40
• 3.1 模型的建立29-31
• 3.1.1 二维示意图29-30
• 3.1.2 三维模型30
• 3.1.3 简化模型30-31
• 3.2 网格划分31-33
• 3.2.1 网格划分31-32
• 3.2.2 网格质量检查32-33
• 3.2.3 模型选择33
• 3.3 边界条件及初始条件的设定33-34
• 3.3.1 边界条件的设定33-34
• 3.3.2 初始条件的设定34
• 3.4 压气机特性34-36
• 3.4.1 压气机流量特性介绍34-35
• 3.4.2 定常计算代替非定常计算35
• 3.4.3 压气机流量计算结果35-36
• 3.5 流场流线分析36-38
• 3.5.1 流场流线图36-37
• 3.5.2 结果分析37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 4 减缓喘振的方案设计及实验验证40-59
• 4.1 具有圆周通槽结构的压气机流量仿真分析40-45
• 4.1.1 计算结果42-43
• 4.1.2 流场流线图43-44
• 4.1.3 结果分析44-45
• 4.2 具有间断性直槽结构的压气机流量仿真分析45-51
• 4.2.1 计算结果47-48
• 4.2.2 流场流线图48-49
• 4.2.3 结果分析49-51
• 4.3 台架试验51-54
• 4.3.1 计算公式52
• 4.3.2 试验条件52-53
• 4.3.3 试验步骤53-54
• 4.4 试验结果54-58
• 4.4.1 压气机特性测量数据54-56
• 4.4.2 压气机特性曲线56-57
• 4.4.3 压气机特性对比分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 噪声分析59-74
• 5.1 脉动分析59-71
• 5.1.1 压力脉动分析59-65
• 5.1.2 流线脉动分析65-71
• 5.2 噪声分析71-73
• 5.2.1 噪声仿真结果71-72
• 5.2.2 噪声仿真分析72-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果80-81
• 致谢81-82

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本文编号：833266