可變幾何排氣系統(tǒng)與渦輪增壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)近年來(lái)一直是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)提高內(nèi)燃機(jī)的性能、節(jié)能減排起到了重要作用。常規(guī)固定截面渦輪增壓器存在的有效運(yùn)行區(qū)間過(guò)窄、增壓壓力不可調(diào)的缺點(diǎn)以及由此帶來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越突出。可變截面增壓技術(shù)是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的一項(xiàng)有效的解決措施，得到了一定的應(yīng)用。目前可變截面增壓技術(shù)在車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用比較廣泛，而在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較少。本文進(jìn)行了關(guān)于船用柴油機(jī)上的可變截面增壓器的優(yōu)化研究。
　　本文采用了一種新型的可變截面渦輪增壓器

2、，該增壓器具有雙層流道，總共有4個(gè)流道，而且該增壓器采用的是部分周向進(jìn)氣結(jié)構(gòu)。在發(fā)動(dòng)機(jī)低速工況下，渦輪的進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥門(mén)關(guān)閉，蝸殼只有內(nèi)流道開(kāi)放，縮減了蝸殼流通面積，提高了渦輪的進(jìn)口壓力和有用功，增壓壓力提高;在發(fā)動(dòng)機(jī)中高速工況下，閥門(mén)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同性能要求進(jìn)行開(kāi)度調(diào)節(jié)，改變流通面積，實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)全工況的良好匹配。然后利用ANSYSCFX商業(yè)CFD軟件對(duì)這種新型的可變截面渦輪增壓器進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的方案進(jìn)行了對(duì)比分析。
　

3、　首先對(duì)新型渦輪增壓器的閥門(mén)的位置進(jìn)行了研究，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行了對(duì)比分析。通過(guò)分析表明閥門(mén)上置式結(jié)構(gòu)方案的渦輪效率和渦輪功率均比閥門(mén)下置式結(jié)構(gòu)方案的高，閥門(mén)上置式方案要優(yōu)于閥門(mén)下置式方案。第二，進(jìn)行了不同蝸殼零截面面積的對(duì)比分析，通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)蝸殼零截面面積最小的渦輪效率最高，輸出功率最大，為相對(duì)最佳結(jié)構(gòu)。第三，進(jìn)行了蝸殼不同周向進(jìn)氣角度的對(duì)比分析，分析表明部分周向進(jìn)氣角度蝸殼內(nèi)流道為210°的方案渦輪效率最高，渦輪輸出功率最大，