增压器压气机流动分析与全工况优化.pdf

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1、26FLUIDMACHINERYVo1.40,No.1,2012文章编号:1005—0329(2012)01—0026—05增压器压气机流动分析与全工况优化冀春俊。李晓庆。余道刚(1.大连理工大学,辽宁大连116023;2.中国船舶重工集团公司七。三研究所,黑龙江哈尔滨150078)摘要:对某涡轮增压器的压气机进行了整机数值模拟与流动分析,发现其内部流动效率低,工作范围窄,扩压器内存在的一个较大旋涡造成了大量流动损失。针对以上问题,本文应用商业设计软件对该压气机进行重新设计,并通过三维CFD软件对多种设计方案进行检验计算,最终得到较优的设计

2、结果。最终设计得到的离心压气机在设计点的各项性能参数均达到了设计要求,压气机内部流场得到了很大改善,整机流动效率提高了4.09%,并且在设计转速下具有更为宽广的稳定工作范围。设计结果表明,叶轮子午流道转弯半径对叶轮内部流动影响显著。关键词:压气机;叶轮;数值分析;优化设计中图分类号:TK124文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1005—0329.2012.01.007NumericalFlowAnalysisandOveraHOperatingPerformanceOptimizationofaTurbochargerCo

3、mpressorJIChun~un,LIXiao—qing,YUDao—gang2(1.DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China;2.No.703ResearchInstituteofCSIC,Harbin150078,China)Abstract:Theinternalflowofaturbochargercompressorwasanalyzednumerically.TheresultsindicatethattheefficiencyiSlowandtheworkingscope

4、isnarrow.There'existsabigvortexinthedifuserwhichdissipatesalargeamountofenergy.Basedonthecommercialdesignsoftware,diferentdesignparameterswereoptimizedbytrial-and-error.Numericalflowanalysisresultsof.thefinaldesignshowthattheeficiencyisincreasedby4.09%withamuchwiderworking

5、scope.Itcanbeconcludedthatthemeridianradiusoftheflowpathhasgreatefectonthecompressorperformance.KeyWords:compressor;impeller;numericalsimulation;optimizationdesign1前言行反复的计设与试验,但在设计过程中会造成时间和资金的极大浪费。这种无法预料和控制开发近年来,我国造船业发展迅速,我国已成为世投入及开发结果的设计方法,己经越来越不适应界造船大国之一,但船用设备制造业的发展却严现代企

6、业的需求。近年来,随着计算机技术的发重滞后,船用设备的制造难以满足装船需求,其中展及计算方法水平的提高,应用CFD数值模拟的船用增压器一直依靠进口或按国外专利制造。在方法对增压器进行准三维设计开始被广泛采用。我国的增压器生产企业中,具有技术开发创新能此方法可以更准确、更全面地描述增压器内部流力的不多,特别是在增压器核心部件——压气场,近年来利用这种方法对各种损失模型与叶轮机和涡轮的设计开发上,拥有自主产权的企业机械内部流场的深入研究已’经取得很大成太少,技术含量与国外差距较大。因此,提高绩一。我国增压器企业的设计研发实力,掌握增压器本文以某

7、船用废气涡轮增压器的压气机为研核心部件的设计方法成为当前急需解决的难究对象,应用CFD数值模拟方法分析其内部流动题。特性,并利用NRCE软件对其叶轮进行重新设计,传统的增压器设计方法是依赖经验对产品进得到较优的设计结果。收稿日期:2011—02—21修稿日期:2011—05—142012年第40卷第1期流体机械27CFL数取为3,当各项收敛指标均满足要求时,停2原模型数值模拟与结果分析止计算。压气机工质为空气。边界条件进口给定总2.1研究对象温、总压,轴向进气,出口给定质量流量。壁面给本文中的压气机主要由叶轮、叶片扩压器和定无滑移边界条件,

8、采用面积定义法,将所有转动蜗壳3部分组成。该压气机的叶轮为带有分流叶部件及壁面给定转速,其余静止部件及壁面转速片的半开式叶轮,叶顶间隙为0.7,叶轮主叶片10设为零。片,分流叶片

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