多工况离心压气机叶轮设计.pdf

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1、机械工程师黼睡CHANtCALENGINEER多工况离心压气机叶轮设计鲁萍，陈涛，宋亚丽(武汉理工大学，武汉430070)摘要：以某一设计工况点设计的压气机，为提高压气机在其他转速下的性能，分别分析了叶轮叶片入口直径、入口叶根角以及入口叶尖角对离心压气机性能的影响。优化的压气机与原设计模型相比，在低转速下效率增加了1．3％，压比提高了5．3％，且流通范围扩大，提高了压气机在低速工况下的工作性能。关键词：增压器；压气机；仿真；入口参数中图分类号：O345．2文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)08—0095—04Multi-point

2、Through-flowDesignofaCentrifugalCompressorLUPing，CHENTao，SONGYali例uhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Toimprovetheperformanceoftheimpellerdesignedforacertainconditionatalowerspeed，impellerswithdifferentinletparametersaremodeledbychangingtheimpellerinletdiamete

3、randtheinletangle．Animpellerwithappropriateinletparametershasalargerrangeandbetterflowcondition．Comparedwiththeinitialcompressor，theefficiencyincreasedby1．3％andthepressureratioincreasedby5．3％．Keywords：supercharger；compressor；simulation；inletparameter0引言模型的基础上分别改表1压气机初始设计参数增压系统的

4、应用，可以满足汽车节能减排和提高动力性能的要求。压气机作为增压器的主要部件之一，直接影响着增压器的工作性能㈣。通用的压气机设计是以某一初始设计条件为基础，以高压比、宽工作范围和高效率为目标的。而在某些情况下，发动机会偏离这一初始条件运行，需要对压气机的工作范围进行调整，使其在偏离设计条件的情况下也能够有较高的压比和效率㈣。压气机通常以发动机最大转矩点运行数据进行初始设计，实际运行时会苻赶]并玢砷硫霰氐纠黯链时有较高的压比弼教津¨J，这就需要对压气机的结构参数进行研究并进行改进优化，以满足这一需求。对离心压气机的研究包括对叶片的入口直径、入口角度、出口

5、直径、出口角度、叶片数目、分流叶片的位置等参数变化对压气机性能影nfltg-10I。本文对初始设计叶轮的人口的结构参数进行了仿真研究，建立了人口参数不同的多组模型，并对不同的参数对离心压气机的性能带来的影响做了比较。为压气机叶轮的设计优化改进提供了方向。1模型的建立及参数的选择针对一款1．6L四缸汽油机进行压气机设计，以最大转矩点工况以设计点进行压气机的设计陋㈣。在此工况下的压气机能够达到最大的效率和较高的压比。根据相关的基本方程以及准则和经验公式进行压气机的初步设计1151，其基本的参数如表l所示。为研究入口的结构参数对压气性能的影响，在出口直径不

6、变的情况下，选择了叶片的入口直径、入口叶尖叶片角以及人口叶根叶片角三个参数分别进行研究。在原变三个参数值，建立参量数值新的模型并进行仿真流it／(k鼬一，)0．5分析。对各个模型在压比2．5三种工况下的工作情转速／(r"min-t)88000况进行分析，得出适叶片数16应低转速条件的叶轮轮毂直径／mm15优化方向。其中原模入13直径D．／mm50型的匹配工况为88000入口叶尖叶片角”)25r／min，240kPa背压；低人口叶根叶片角(。)57速工况为60000r／出121直径D：／mm80rain，160kPa背压，接出口宽／nun5近喘振工况；

7、高速工DdD,．0．6175况为105000r／min，220kPa背压，接近堵塞工况。2计算结果分析2．』叶轮入口直径对，『生能的影响在其他结构参数不变的条件下，改变叶轮的人口直径D1，转化为改变入口直径与出El直径的比值D．／D，。比较YD。佃，为0．5775、0．6175、0．6575的A、B、c三个模型时，在6x104dmin、8．8x104r／min、10．5x104dmin三个转速下的特性曲线及流场。图l为三种模型在三种不同转速下的仿真性能曲线图。由图可以看出，进口相对直径对离心压气机的性能有较大影响，主要表现在效率和压比两个参数上。随着

8、D．／D，的增大，流量一效率曲线和流量一压比曲线都右移，压气机的通流面积增大，通流能力增大。图l(a)。图l