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文檔簡介
1、離心壓氣機廣泛應(yīng)用于交通運輸、發(fā)電等行業(yè),是車輛、船舶發(fā)動機配套渦輪增壓器的重要組件。已被公認(rèn)為是提高內(nèi)燃機性能,減少排放的有效設(shè)備。由于排放法規(guī)日益嚴(yán)格,內(nèi)燃機尺寸不斷減小,加上廢氣再循環(huán)的需要,導(dǎo)致壓氣機運轉(zhuǎn)效率低下,提高壓氣機工作性能勢在必行。同時,伴隨著柴油機輸出功率的增加,壓氣機轉(zhuǎn)速的上升,增壓器的氣動噪聲問題已成為不可忽視、亟需解決的重要課題。為了能夠研究改進壓氣機氣動效率,降低由其產(chǎn)生的氣動噪聲,提高船員居住的舒適性,壓氣
2、機氣動性能的分析及優(yōu)化對研究增壓器噪聲產(chǎn)生機理和控制方法具有極為重要的意義。本課題在分析國內(nèi)外對渦輪增壓器壓氣機流場及噪聲場研究的基礎(chǔ)上,以某型號船用壓氣機為研究對象,對其進行了三維全流場數(shù)值研究分析以及氣動噪聲的仿真預(yù)測。最后結(jié)合已有數(shù)據(jù),有針對性的進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,提高氣動性能降低噪聲。
首先,本文借助CFD分析軟件FLUENT并結(jié)合增壓器實驗臺實測數(shù)據(jù),在已建立的有限元模型基礎(chǔ)上,對壓氣機內(nèi)部氣體進行三維穩(wěn)態(tài)、粘性可壓縮
3、的數(shù)值研究,分析了不同工況下(24300r/min,25800 r/min,26880 r/min,28200 r/min,29100 r/min)內(nèi)部流場特征,壓氣機的壓比和效率隨流量的變化關(guān)系,深入研究了轉(zhuǎn)子區(qū)域、擴壓區(qū)域和蝸殼內(nèi)的氣體流動速度與壓力的分布、形成過程及相互影響。
其次,壓氣機氣動聲場的分析則是采用不同的聲場分析法——聲類比法(AAA)及寬帶噪聲法,系統(tǒng)研究整個壓氣機的噪聲產(chǎn)生機理及分布特征。寬帶噪聲法則是在
4、穩(wěn)態(tài)流場分析基礎(chǔ)上對多個工況的寬帶噪聲源進行數(shù)值化模擬,研究寬帶噪聲源的分布特征及形成機理。聲類比法主要基于非穩(wěn)態(tài)流場分析,深入研究了不同轉(zhuǎn)速、流量對壓氣機內(nèi)設(shè)置的不同觀測點處離散噪聲頻譜的影響,并將數(shù)值模擬結(jié)果與經(jīng)驗公式的計算值進行比較分析。
再次,壓氣機的氣動性能及噪聲特性的優(yōu)化設(shè)計則是在前述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上有針對的進行的。主要以有葉擴壓器的結(jié)構(gòu)改進為主,自主設(shè)計了不同的研究分析方案。分析了擴壓器葉片前緣半徑與入口角度對擴
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