涡轮增压器混流涡轮的设计与试验

为改善高比转速下涡轮增压器的涡轮效率,Garrett Automotive Group设计、制造了一种试验型混流涡轮并进行了试验。从燃气试验台上获取了单、双通道无叶涡轮箱混流涡轮的稳定特性。对采用双通道涡轮箱的混流涡轮还在柴油机上做了试验。结果混流涡轮和发动机的性能均有明显的改善。     

双进口无叶蜗壳径流涡轮的脉冲流动特性

为表述涡轮增压器在脉冲条件下工作,测量了径流涡轮转子进口和出口处的不稳定流动。即使在设计工况测得的进口冲角和出口旋流变化也很大。这些结果可以与瞬时效率相关联,并且增进了对涡轮增压器涡轮工作的了解。     

发动机增压匹配的涡轮通流模型研究

建立了用于车用涡轮增压发动机匹配的涡轮通流模型。该模型根据进口条件和几何参数自动计算涡轮特性参数,能够有效地应用于可变截面涡轮与发动机的匹配;模型能够在整个工况范围内得到完整的涡轮特性,对涡轮增压发动机进行全工况匹配及优化,还可以应用于发动机开发阶段的涡轮增压器选型,指导涡轮增压器的开发设计工作。模型基于一维定常流体动力学质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,结合了损失和阻塞预测值,并应用3款不同结构参数的混流涡轮试验数据验证了模型的有效性。     

发动机废气涡轮增压知识问答（二）

6．废气涡轮增压器的结构如何？ 图12-7所示为径流式涡轮增压器的结构图。废气涡轮增压器由压气机、涡轮及中间壳体组成。压气机部分由压气机叶轮2、压气机壳3和扩压器4等组成单级离心式压气机：涡轮机部分由涡轮壳12、涡轮和叶轮15、喷嘴环18和涡轮端盖板17等组成单级径流式涡轮机。压气机叶轮2与涡轮机叶轮15装在同一根轴上构成转子组．并支承中间支承体两端的浮动轴承21上。中间支承体左端装有压气机壳3．右端装有涡轮壳12。     

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

以某废气涡轮增压柴油机为研究对象,以提高发动机性能为目标,使用CFD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。通过分析叶轮内部流场,将叶轮叶片的叶型进行了改进设计,叶轮内部流场得到了优化。通过CFD计算得到了优化后的压气机MAP图,并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。结果表明,根据CFD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性,优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。     

双通道蜗壳径流涡轮的设计与流动机理研究

低负荷下的扭矩对于小型发动机十分重要,其决定了汽车的驾驶性能。配有双通道蜗壳的涡轮已被证实在瞬态性能和气缸扫气方面具有极大优势。本研究通过数值方法,比较了不同部分进气条件下双通道径流涡轮的性能。设计了一个双通道径流涡轮,以达到某国外混流涡轮(带有可变喷嘴的涡轮A)的流通能力。借助软件ANSYS-CFX,采用稳态数值模拟方法来实现全部进气和部分进气条件下涡轮的性能预测。基于不同进气条件(叶根进气HI和叶尖进气SI)的性能比较结果进行流动机理分析。结果显示SI比HI具有更好的性能,且传递到叶轮的流动在通道内产生了完全不同的涡流结构。对于HI进气,产生于叶轮叶根处的涡流逐渐迁移到叶尖区域,而SI进气正好相反,这即是HI进气较SI进气具有更高流动损失和更差性能的原因。     

增压器涡轮性能试验与CFD计算方法的研究

建立了蜗壳与整周叶轮合并的增压器涡轮整机计算模型,在较少的网格数量下,用CFD方法对涡轮内部的流动进行了模拟,得到了涡轮的运行特性,如流量特性、转速特性、效率等。将计算结果与相同条件下的试验结果进行比较,可以看到计算结果基本符合增压器设计阶段性能考核的要求,具有工程化应用的意义。     

不同进口型线的径流式涡轮叶轮的特性分析

本文分析了径流式涡轮不同进口型线（前弯、径向及后弯）叶轮进口段展的二元势波特性，揭示了叶轮进口型线对其内流特性以及涡轮级性能的影响，由此还得到了一系列可供设计参考的分析结果。     

增压器涡轮的激光速度仪测量

本文给出了一个110mm的径流式涡轮增压器涡轮叶轮内部的激光测速仪的测量结果。在宽广的流动状态下,采用激光测速仪对转子上游、内部和下游若干截面上的气流速度即流动角进行了测试。     

径流式车用钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命研究

针对径流式车用钛铝合金增压器涡轮,分析涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征,指出叶片高温持久断裂失效模式是钛铝合金增压器涡轮的潜在失效模式之一。试验研究钛铝合金增压器涡轮的高温持久性能,给出钛铝合金涡轮高温持久寿命同应力与温度之间的数学关系。基于发动机耐久性台架考核试验剖面,建立钛铝合金增压器涡轮对应叶片高温持久断裂失效模式的寿命预测模型,并对某型车用钛铝合金增压器涡轮的叶片高温持久寿命进行预测。研究表明,该型钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命高于服役寿命,能够满足使用要求。     

周向进气角对部分进气涡轮性能影响的数值研究

针对一种新型的部分进气可变截面涡轮增压器,采用数值研究方法对不同周向进气角涡轮的低速工况性能及内部流场进行了分析研究,掌握了部分进气涡轮的工作特性和内部流动损失机理,明确了周向进气角对涡轮效率和流量的影响程度,为实现增压器与不同类型发动机的匹配提供了依据。     

车用增压发动机匹配仿真方法研究

利用仅有的压气机MAP数据,通过调节涡轮入口直径和效率,研究了发动机与增压器的匹配。在此基础上,利用仿真软件GT-Power建立了TCD1015V06增压直喷发动机1-D模型,并通过DOE方法优化涡轮参数,完成了增压器匹配仿真。仿真结果与试验数据的最大误差小于4.5%。     

车用增压器涡轮非稳态流动特性研究进展

阐述了非稳态流动特性对于涡轮设计和增压发动机匹配具有重要的指导作用,对涡轮非稳态流动特性研究中涡轮测功方法、非稳态特性试验和性能预测等重要问题进行了回顾和总结。     

脉冲全周进气和非全周进气涡轮性能比较的数值研究

分别设计了全周进气双流道涡轮和非全周进气双流道涡轮,通过数值模拟,对两种结构进行了全工况性能分析。结果表明,非全周进气双流道涡轮的效率高于全周进气双流道涡轮。通过流场分析揭示了涡轮内部流动损失机理,从而了解两种结构对涡轮效率和输出功率的影响,为涡轮增压器的进一步开发提供一定的理论依据。     

车用可变几何涡轮增压器喷嘴环叶片初步研究

对应用气动型与对称型喷嘴环叶片的车用可变几何涡轮增压器进行了研究。分别建立了两种喷嘴环三维模型,应用NUMECA软件对配置两种喷嘴环的涡轮进行了流场计算与分析。设计、加工了气动型叶片喷嘴环组件,分别将两种喷嘴环组件装配在同一台增压器上,进行了增压器涡轮性能对比试验。结果表明,气动型喷嘴环涡轮具有更宽广的流量范围,且效率更高。     

可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配分析

通过可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配试验测得增压压力和排气压力值,结合发动机的结构参数,计算了发动机的流通特性,建立了可变喷嘴增压器与发动机的联合工作曲线。对联合工作曲线的分析表明设计的可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好,不会出现喘振和阻塞。     

非对称双流道涡轮增压发动机的数值模拟

利用GT-SUITE软件建立了双流道涡轮的物理模型,结合试验数据验证了模型的计算精度。基于该模型对非对称双流道涡轮增压器的性能、匹配方法和非稳态特性进行了计算分析。研究结果表明:在相同EGR率条件下,非对称双流道涡轮增压器比对称双流道涡轮增压器具有更低的泵气损失和有效燃气消耗率;匹配大流通能力和小非对称度的增压器可进一步降低泵气损失;非对称双流道涡轮增压器在瞬态条件下的平均效率低于稳态。     

Issues in the integration of active control turbochargers with internal combustion engines

The application of active control means to regulate the flow of exhaust gas in a turbocharger turbine is a concept developed by the Turbomachinery Group at Imperial College, London. It is a new concept the first results of which were made public in 2004. This paper presents the theoretical grounding behind the idea, its development and the elements required for a successful implementation of active control for a turbocharger turbine and the integration of such a turbocharger system within an internal combustion engine. This paper is intended to fill a gap in the theoretical understanding of the issues pertaining to the concept of Active Control for Turbocharger Turbines. The discussion is led towards a theory summarising the flow physics and their effect on the behaviour of the exhaust gas flow occurring during turbocharger turbine inlet geometrical changes and the implications from the periodic nature of these geometric changes in particular with respect to cycle performance results both for the turbocharger and for the engine. This paper is written with the purpose of presenting a realistic context of ACT operation by identifying and considering those parameters relevant to the operation and successful application of ACT to an internal combustion engine. In addition, the requirements for a dedicated ACT control strategy which can be effective in the ACT-engine integrated environment are, also, highlighted.     

增压器轴承和密封环温度试验研究

为找出影响涡轮增压器涡轮端轴承和密封环温度的关键因素,在涡轮增压器试验台架上对影响涡轮增压器涡轮端轴承和密封环温度因素进行了测试研究。研究结果表明:涡前温度是影响涡轮端轴承和密封环峰值温度的主要因素;在瞬态运行工况下,由于在轴承体内产生了热倒流现象而导致涡轮端轴承的温度变化趋势是先从稳态运行温度开始升高并达到峰值温度后又开始降低,而涡轮端密封环的温度则不受热倒流现象的影响,其变化趋势始终是从稳态运行温度开始慢慢降低。     

JK90S可变喷嘴涡轮增压器试验研究

将所设计的JK90S转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验。试验结果表明,它能够有效地调节涡轮特性。进行了可变喷嘴涡轮增压器与WD615柴油机的匹配试验,并将匹配结果与原机进行了试验比较;结果表明,柴油机低速动力性和部分负荷低速燃油消耗都得到了改善。