增压器离心压气机气动噪声数值分析

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1、第2期(总第205期)车用发动机No．2(Seria1No．205)2013年4月VEHICLEENGINEApr．2013增压器离心压气机气动噪声数值分析刘扬，张文平，杜炳鑫，明平剑，焦亚飞(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：设计了一种离心式压气机，并建立了三维几何模型。通过CFD软件进行三维非定常数值模拟，预测压气机的流量特性和气动特性。在得到流场信息的基础上，利用宽频噪声模型预测离心式压气机近场噪声场并确定主要噪声源位置，最后结合FW-H模型计算离·心式压气机离散噪声分布。研究结果可为离心式压气机低噪声设计和结构

2、优化提供参考。关键词：离心式压气机；气动噪声；非定常流；流动分布；流量特性DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2013．02．008中图分类号：TK421．6文献标志码：B文章编号：1001-2222(2013)02—0031-05涡轮增压器是柴油机组的主要组成部分，随着在此基础上进行叶片和蜗壳的计算[8]。离心式压气柴油机技术的发展，涡轮增压器的压比和转速不断机设计的初始数据：空气质量流量G一1．8kg／s；压提高，涡轮增压器的气动噪声问题日益凸显，这也大气机压比／r=2；环境温度To一293K；环境压力大提高了柴油机运行时的

3、整体噪声，其中压气机噪P。一101325Pa。压气机叶片采用前倾后弯叶片，声决定了整台增压器噪声的大小。分析涡轮增压器叶型曲线选用二次抛物线，后弯曲线选取单圆弧曲的噪声源，研究增压器气动噪声的产生机理与控制线。压气机的蜗壳为变截面蜗壳，横截面(子午截方法，具有十分重要的意义。面)的形状为圆形，扩压器的形式为无叶扩压器，且扩压器上下壁面平行。设计结束后，最终得到的压目前，对于旋转机械气动噪声研究主要集中在气机基本参数见表1。风机和轴流式压气机，对离心式压气机的研究较少[1]。方开翔、刘秋洪等_2刮分别研究了轴流式和径表1压气机基本参数流式风机的气动噪声

4、，均采用声类比法定性分析了流量／kg·s-11．84风机的气动噪声频谱；江国和_4研究了离心式压气压比2机定常流场，并预测近场的声场分布，采用此种方法转速／r·min25700对压气机内部的非定常流场进行计算存在一定的缺叶片数目(全长)16陷；曹林、毛义军等L5预测了压气机内部的压力脉叶轮进口直径／ram240动特性，但未预测远场的声场规律；Cho[7采用二维叶轮轮毂直径／ram50模型计算了风机的气动噪声，忽略了三维结构对气叶高／ram72动噪声的影响。本研究设计了一种离心式压气机，叶片后弯角／(。)30通过CFD软件对三维非定常流场进行数值模拟，

5、预2模型建立及流量特性预测测压气机的流量特性和气动特性，在获得声源信息后预测离心式压气机的近场和远场声场。2．1压气机模型建立采用Pro／E软件按照压气机基本参数建立了1离心式压气机设计压气机几何模型。主要通流部分包括进气道、工作离心式压气机的设计以1200kw柴油机为背轮、无叶扩压器和蜗壳。计算区域分为三部分：进气景，采用一维通流计算得到压气机的基本参数，然后部分(包括进气道)、工作轮部分、蜗壳部分(包括无收稿日期：2012—12～31；修回日期：2013-03—30作者简介：刘扬(1989一)，男，硕士，主要研究方向为柴油机涡轮增压器气动噪声；l

6、iuyang08034203@163．com。通讯作者：张文平(1956一)，男，教授，博士，主要研究方向为计算流体动力声学,zhangwenping@hrbeu．edu．cn。2013年4月刘扬，等：增压器离心压气机气动噪声数值分析·35·l40[2]方开翔，李豪杰，高慧．基于Fluent6．0的风机流场l20模拟与噪声顸估[J]．江苏科技大学学报，2008，22(4)：10042—47．∞蠢。[3]LiuQiuhong，QiDatong，MaoYijun．Numericalsimu—6olationofcentrifugalfannoise[J]

7、．ProceedingsofInsti—40tuteofMechanicalEngineering，PartC：JournalofMe—20chanica1EngineeringScience，2006，220(8)：1167—1178．406080lo0l20[4]江国和，李涛涛．基于FLUENT的涡轮增压器压气机频率／kHz流场模拟与噪声分析[J]．中国水运，2011，l1(7)：78—8O．图13压气机离散噪声频谱[5]曹林，祁明旭，马朝臣．基于非定常流场的离心压气机气动噪声分析[J]．铁道机车车辆，2011(31)：330—4结论334．a)

8、在Fluent软件中采用滑移网格模型，预测离[6]毛义军，祁大同，刘秋洪．基于非定常流场的离心风机心式压气机