基于声学有限元的柴油机增压器压气机气动噪声研究

为研究船用低速柴油机增压器压气机气动噪声,采用计算流体动力学和声学有限元的混合计算方法进行了数值预测。通过试验对压气机计算模型进行了验证。在3个工况下对压气机非定常流场进行了计算,其中压力脉动被用作声学计算中的声源信息;采用声学有限元方法对压气机气动噪声进行了预测。结果表明:计算流体力学和声学有限元的混合计算方法具有较高的计算精度,可以用于压气机气动噪声数值预测;压气机进口气动噪声主要谱成分为离散单音噪声和宽频噪声;离散单音噪声在叶片通过频率处有明显的指向性,存在两个突出峰值。     

高压比离心压气机气动噪声数值预测

采用混合计算气动声学方法研究了高压比离心压气机气动噪声,首先计算了压气机非定常流动,获取了声源面上的时域脉动压力,进而通过间接声学边界元法(IBEM)预测了压气机气动噪声,并在增压器性能试验台上完成了相应的噪声测试.结果表明:压气机气动噪声主要由叶片通过频率及其倍频出现的离散单音噪声与宽频噪声组成,且总声压级由离散单音噪声决定;对比计算和试验得到的监测点声压级频谱可以看出二者基本吻合,说明数值仿真具有较高的精确度,使用的仿真方法可应用于高压比离心压气机的噪声预测;压气机气动噪声自进气管口向外辐射时,声压级分布并不均匀;且受频率影响,不同频率噪声的传播能力存在明显差异.     

涡轮增压器机械损失测量方法及装置

通过分析了涡轮增压器机械损失功率测量方法,指出现有的热平衡方法忽略了传热与散热损失且没有考虑到变工况条件,瞬态工况法未计入压气机与涡轮的功耗及各种气动损失.阐述了压气机与涡轮在自由减速测试过程中的功耗与各种气动损失的计算方法,提出了一种理论计算与试验相结合的涡轮增压器机械损失功率测量分析方法.改进设计了现有的增压器试验测试系统,并对J60涡轮增压器的机械损失功率进行了测量,结果表明:与瞬态工况法相比,应用新方法及试验装置测量的精度提高了10%以上.     

热传递对涡轮增压器效率特性影响的研究

在涡轮增压器热试台架上进行涡轮和压气机效率特性测量时,由于高温涡轮与相对温度较低的压气机之间有明显温差,造成热量从涡轮传向压气机,会使测量得到的涡轮和压气机的效率分别高于和低于实际值。本文对增压器的热传递现象进行了分析,并通过一种有效计算方法对涡轮和压气机的效率特性进行了热传递校准。校准后的涡轮和压气机效率特性与增压器冷试台架上测得的数据符合较好,最大误差低于4.7%。     

基于试验的压气机气动噪声特性分析

对船舶柴油机大流量、高压比涡轮增压器压气机的气动噪声特性进行分析,借助自循环试验台进行了多工况的气动噪声特性及噪声控制后特性变化研究,结果表明:压气机气动噪声主要由叶片通过频率(BPF)发生的叶片谐次噪声与"电锯"(buzz saw)噪声组成,低转速区域没有明显的叶顶间隙(TCN)噪声出现;压气机进口气动噪声声压级随着转速增大而逐渐增大,同转速下压比越大噪声声压级越高,且气动噪声在进口反射之后呈现不规则传播状态而非球面波推进.在此基础上,安装设计的进气消声器对气动噪声进行控制,通过与敞口测试对比分析消声器对气动噪声特性的影响,结果表明:安装消声器后压气机进口噪声得到了较好的控制,消声器可以在较宽频率范围内抑制BPF噪声,且可使压气机气动噪声辐射声压分布更加均匀.     

FSC赛车小型发动机涡轮增压匹配优化与性能预测

通过涡轮增压来提高FSC赛车的比功率。根据目标功率对涡轮增压器进行选型计算。通过GT-Power软件仿真对FSC赛车用450mL发动机进行了涡轮增压匹配分析。通过GT-Power数值模拟对涡轮增压器压气机尺寸进行优化,以提高增压器的综合效率和响应速度。匹配分析与仿真结果表明,对增压器压气机尺寸进行优化能够有效地改善从市场上挑选的增压器与FSC小型发动机匹配效果。通过匹配增压器并进行优化,赛车的比功率增加了44%。     

船用柴油机涡轮增压器的进气消声器性能分析

为更好地进行船用低速柴油机涡轮增压器进气噪声控制,以现有自行设计的径向进气消声器为研究对象,探讨了其性能预测方法,并进行了相应的试验验证.结果表明:消声器对压气机性能影响较大,压气机性能计算时应将其考虑在内;采用管道声模态法计算了消声器传递损失,主要降噪频段及降噪量结果与试验测量值一致,消声器可以有效抑制高频段的增压器进气噪声,离散单音噪声峰值明显降低.在增压器高转速时,消声器对中、低频段的多重单音噪声峰值抑制能力有限,在原有消声器结构中加入声衬,可以使消声器低频和高频声学性能得到进一步优化.     

柴油机废气涡轮增压器噪声机理及性能试验研究

分析了船用柴油机废气涡轮增压器噪声机理,开展了增压器噪声频谱分析及声强识别试验研究。试验结果表明:压气机入口气动噪声频谱主要由窄带叶尖间隙噪声(TCN)和离散的叶频(BPF)及其谐次成分组成,涡壳辐射噪声主要是由叶尖间隙噪声和转子轴频及其谐波引起的结构振动而产生的辐射噪声。增压器噪声的能量分布在1～8kHz较宽频率范围内,声功率与转速近似呈线性增加,由50%转速增加至标定转速时,声功率增加近20dB。     

乘用车涡轮增压器噪声改善装置设计

为了降低涡轮增压器滞后于发动机运转产生的尾音,设计一种用于改善乘用车增压器噪声的气流切换装置。该装置安装一个与油门传动连接的转换阀,控制旁通管、压气机出气管和发动机进气管管路连通状态。油门松开时,转换阀控制旁通管与压气机出气管和发动机进气管之间管路的交替启闭,降低涡轮增压器的尾音、缩短尾音时长。试验验证表明,设计的噪声改善装置可以降低涡轮增压器最高转速,而且降速平缓,能够有效降低尾音、改善噪声。     

涡轮增压器压气机机油密封能力试验及应用

随着现代发动机技术的发展,涡轮增压器已经广泛运用于各类发动机上。压气机端的封油性能一直是涡轮增压器生产厂家和主机厂所重视的问题。为此,提出一种检验涡轮增压器压气机端机油密封能力的试验方法,并通过此方法研究增压器压气机端的机油密封能力极限,以使增压器在与发动机匹配过程中能有效避开导致这些漏油的运行区域。     

一级和二级涡轮增压四冲程中速柴油机性能计算

本文是在慕尼黑工业大学内燃机和汽车制造讲座上发表的。介绍四冲程中速柴油机与一级或二级串联废气涡轮增压器联合工作的模拟计算,并在实际计算工作过程中,引用真实涡轮和压气机特性线来计算涡轮增压器能量平衡等问题,最后还讨论了第一次得出的某发动机——涡轮增压器匹配计算结果。     

计算气动声学混合方法在涡轮降噪研究中的应用

航空发动机和水下航行器中涡轮的气动噪声问题逐渐成为研究的热点,涡轮气动噪声的预测是研究涡轮气动噪声的关键,计算气动声学混合方法是现在应用最广泛的噪声预测方法。本文对计算气动声学研究方法和涡轮气动噪声预测理论基础进行研究,应用计算气动声学混合方法对某型涡轮的气动噪声进行预测。气动噪声仿真结果与实验测量结果的一致性说明了本文应用的计算气动声学混合方法预测涡轮气动噪声是可行的。     

涡轮增压柴油机仿真模型修正方法及试验比较研究

基于AVL BOOST仿真软件,针对一台4缸涡轮增压柴油机进行建模,在原仿真模型的基础上着重考虑了涡轮增压器传热效应的影响。计算结果与发动机试验数据的比较分析表明:经过修正的发动机仿真模型在保证发动机扭矩、功率等主要性能参数不变的基础上,计算得到的涡轮及压气机进出口温差与原模型相比误差大幅度减小;同时修正后的仿真模型与原模型相比,新鲜空气的质量流量、涡轮膨胀比、压气机压比均无明显变化,表明修正后的模型并无改变涡轮增压器的工作点位置,仅修正了由于传热所导致的压气机出口和涡轮进口的温度变化,以及涡轮增压器的效率变化。     

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。     

取代国外涡轮增压器的配机工作

<正> 目前,我国使用国外四冲程增压柴油机的数量很多,而这些发动机经常出现涡轮增压器的损坏现象。针对上述情况,我们应立足于以国产增压器取而代之,并使柴油机能恢复到原来的性能。本文所述取代增压器的选配方法,就是把常用的一些基本计算公式和经验数据加以归纳,利用计算柴油机标定工作点的参数来确定增压器的型号和压气机及涡轮部件的尺寸。此法虽然估算粗糙,但应用方便,对增压器使用者来说,也很有益。 1 涡轮增压器的特性     

涡轮增压器压气机性能优化设计与研究

从叶轮、扩压器、叶轮与压壳间隙3个方面对压气机性能进行了优化设计、计算与试验研究,结果表明,径斜流式叶轮压气机较径流式叶轮压气机效率更高,弧形出口扩压器压气机较平行直面出口压气机压比和效率更高,减少压气机叶轮与压壳间隙可改善压气机性能,同时减小增压器叶轮与压壳间隙和涡轮与涡轮壳间隙,可以改善增压器与发动机的匹配性能。     

涡轮增压器轴向力分析与止推轴承承载力评估

为研究涡轮增压器止推轴承评估及选用方法,利用数值模拟建立某型号涡轮增压器的有限元模型,使用NUMECA软件对涡轮增压器轴向力进行分析,将轴向力结果输入DyRoBeS,计算止推轴承不同油楔面下的油膜厚度,选择承载能力满足要求的止推轴承,并进行压气机性能试验。结果表明:压比的仿真计算与试验结果基本一致,在低速工况下重合性较好,高速工况下最大误差小于1%;效率的仿真计算结果较试验略低,误差范围为0.5%-2.0%,但仿真与试验的总体趋势一致,在小流量范围内误差更小。该方法能够在增压器初步配试阶段较精确地选择止推轴承,提高整机可靠性。     

相继增压系统切换过程对增压器辅推轴承轴向力影响与轴承优化研究

采用数值仿真方法研究基本增压器在系统切换过程中的轴向力变化规律,并提出了辅助推力轴承的改进设计方法。首先数值仿真研究了基本增压器的转子系统在切换时的压气机/涡轮关键典型截面气动参数分布情况,分析了在柴油机增压模式切换过程中基本增压器转子轴向力大小和方向变化规律,然后提出了增加轴承承力面及改变承力面材料的优化方案。结果表明：基本增压器辅助推力轴承在切换的5 s时间内轴向力发生翻转,最大约承受2 273 N的反向轴向力,是造成切换过程辅助推力轴承磨损的关键原因;优化方案最大承载能力为优化前的4.8倍,显著提升了辅助推力轴承承载力。经增压器平台可靠性验证,改进后的增压器辅助推力轴承在相同时间内未出现碰磨现象。     

注蒸汽对涡轮增压器的影响

水蒸气与燃气混合后的混合气体注入涡轮后,涡轮增压器会出现运行状态的变化。经对注蒸汽后的涡轮增压器进行了热力学的分拆,认为：汽气比的增大使增压器的转速、压气机空气流量和压气机压比增高;注汽温度对压气机压比有较小影响;低工况时,水蒸气的注入使涡轮的折合流量、膨胀比皆增大;在高工况时,膨胀比、折合流量能够增大的幅度减小：不同的汽气比对涡轮效率特性曲线影响较小。     

浅谈柴油机废气涡轮超高增压系统

1.废气涡轮增压器的发展概况废气涡轮增压技术在柴油机上的应用约有六十年的历史。1911年瑞士工程师波希(Alfred Büchi)首先提出了在活塞式内燃机上采用废气涡轮增压器的原理。1926年瑞士勃朗-波维利(即 BBC)公司设计并制成世界上第一台废气涡轮增压器,并和一台四冲程柴油机匹配,进行了增压试验。但限于当时的技术水平,涡轮增压器的效率和压气机的压比都很低,采用两级离心式压气机