涡轮增压器压气叶轮爆裂转速数值分析与试验研究
Numerical analysis and experimental research on bursting rotational velocity of turbocharger compressor impeller作者机构：重庆江增船舶重工有限公司重庆402284 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室——增压器实验室重庆402284
出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)
年 卷 期：2020年第27卷第2期
页 面：247-255,268页
核心收录：
学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
基 金：工业和信息化部高技术船舶科研计划“船用低速机工程(一期)”研制经费资助项目。
摘 要：随着内燃机不断向高效率、大功率、智能化方向发展,其核心部件涡轮增压器逐渐向高压比、高转速、大流量方向迈进。由于涡轮增压器压气叶轮的转速非常高,压气叶轮爆裂尤其是产生非包容性碎片时会对内燃机运行安全造成严重危害,甚至造成人员伤亡,因此研究涡轮增压器的包容性尤为重要。基于有限元法,针对涡轮增压器包容性(压气叶轮的爆裂转速和弱化方式),分别运用线弹性材料模型及双线性等向强化弹塑性材料模型模拟了涡轮增压器压气叶轮在离心载荷作用下的爆裂转速,并对完整压气叶轮及2种弱化处理的压气叶轮进行了包容性试验。结果表明:运用双线性等向强化弹塑性材料模型计算得到的压气叶轮爆裂转速与试验值约相差2%,而运用常规线弹性材料模型计算得到的压气叶轮爆裂转速与试验值约相差16%,偏保守。同时,2种弱化处理的压气叶轮均在预定转速下爆裂,验证了弱化方式的合理性与准确性;通过控制开槽的尺寸即可实现压气叶轮在预定转速下爆裂。研究结果为后续涡轮增压器压气叶轮包容性分析奠定了基础。
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