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涡轮增压器气动噪声控制方法研究

车用发动机 2020年第6期 65-70页

作者：孙云龙雷超群陈良吴广权占文锋段心林广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东广州511434

涡轮增压技术作为发动机小型化和节能减排的重要技术手段,获得了广泛的应用,但车辆动力性能及加速性要求越来越高,使得涡轮增压器气动噪声问题日益凸显。重点对涡轮增压器脉冲啸叫噪声及Whoosh噪声两种常见气动噪声的发生机理进行研究,... 详细信息

涡轮增压技术作为发动机小型化和节能减排的重要技术手段,获得了广泛的应用,但车辆动力性能及加速性要求越来越高,使得涡轮增压器气动噪声问题日益凸显。重点对涡轮增压器脉冲啸叫噪声及Whoosh噪声两种常见气动噪声的发生机理进行研究,提出了脉冲啸叫噪声的测试工装标定方案,对压气机入口的矩形环槽方案进行了CFD流场分析,依据分析结果制定了抑制Whoosh噪声的开槽方案。结合某款汽油涡轮增压发动机量产开发进行试验验证,试验结果表明,以上噪声优化控制方法有效地抑制了涡轮增压器相关噪声,实现了整车优秀的NVH品质。

关键词：涡轮增压器气动噪声噪声控制

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涡轮增压器转子轴向力的CFD数值分析

机械管理开发 2024年第5期39卷 40-42页

作者：张继明黄立勇河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

针对汽油机涡轮增压器止推轴承损坏现象,以某型号涡轮增压器为研究对象,使用CFD流体软件分析转子轴向力随转速、质量流变化的一般规律。构建涡轮增压器转子系统的三维模型,然后使用ICEM对三维模型进行网格划分,最后使用CFX求解器对三种... 详细信息

针对汽油机涡轮增压器止推轴承损坏现象,以某型号涡轮增压器为研究对象,使用CFD流体软件分析转子轴向力随转速、质量流变化的一般规律。构建涡轮增压器转子系统的三维模型,然后使用ICEM对三维模型进行网格划分,最后使用CFX求解器对三种不同转速工况下进行涡轮场、叶轮场进行数值分析仿真。分析结果表明,转子系统两端轴向力随着转速增加,涡轮增压器轴向力合力不断增大;同时研究发现涡轮端轴向力随质量流量增加而增大,压气机端轴向力却逐渐下降,两者变化趋势正好相反;同一转速下,增压器轴向合力随质量流增加而减小;质量流不变,涡轮端、压气机端轴向力均随转速提升而增大。

关键词：涡轮增压器轴向力数值分析

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基于维纳过程的船舶柴油机增压器寿命预测

中国舰船研究 2022年第6期17卷 126-132页

作者：赵思恒周航周少伟上海船用柴油机研究所上海200090 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

[目的]针对船舶柴油机增压器难以收集到全生命周期性能退化数据的问题,提出一种基于维纳过程的寿命预测模型。[方法]首先,采用K-Means模型对增压器实际运行工况进行聚类,提取出典型工况数据;然后,使用贝叶斯突变点检测模型识别增压器的... 详细信息

[目的]针对船舶柴油机增压器难以收集到全生命周期性能退化数据的问题,提出一种基于维纳过程的寿命预测模型。[方法]首先,采用K-Means模型对增压器实际运行工况进行聚类,提取出典型工况数据;然后,使用贝叶斯突变点检测模型识别增压器的缺陷点;最后,建立基于维纳过程的退化模型,并以某型船用柴油机增压器为应用对象,预测增压器的剩余使用寿命。[结果]结果显示,基于维纳过程的寿命预测方法能够在不需要同类设备历史退化数据的情况下对增压器的剩余寿命进行预测。[结论]所提方法对缺少故障样本的船舶柴油机增压器寿命预测具有一定的参考价值。

关键词：船舶柴油机涡轮增压器寿命预测维纳过程突变点检测

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涡轮增压器叶轮参数设计

机械制造 2023年第10期61卷 19-22页

作者：吴斌肖轶男毛迪上海电器科学研究所(集团)有限公司上海200063 中国船舶集团有限公司第七○四研究所上海200031 大连船舶重工集团有限公司辽宁大连116021

以叶片厚度、叶片数量、叶片冲角、出口后角为设计变量,以等熵效率和压力比为评价指标,通过四因素三水平正交试验,对柴油机涡轮增压器叶轮参数进行设计。借助流固耦合仿真分析,建立不同因素水平下叶轮的有限元模型,获得等熵效率和压力比... 详细信息

以叶片厚度、叶片数量、叶片冲角、出口后角为设计变量,以等熵效率和压力比为评价指标,通过四因素三水平正交试验,对柴油机涡轮增压器叶轮参数进行设计。借助流固耦合仿真分析,建立不同因素水平下叶轮的有限元模型,获得等熵效率和压力比,验证设计变量。分析结果表明,质量流量为2 kg/s时,叶轮等熵效率和压力比的仿真预测结果分别为84.4%和1.73,仿真预测误差满足工程应用要求,由此证明模拟的准确性。叶片厚度为2.5 mm,叶片数量为23,叶片冲角为14°,出口后角为64°时,涡轮增压器的性能最佳。影响叶轮等熵效率的设计变量从大到小依次为叶片厚度、叶片数量、叶片冲角、出口后角。在质量流量1.5~3.5 kg/s范围内,设计变量优化后等熵效率和压力比均提高。通过实践确认,正交试验设计方法可以用于叶轮参数的设计与改进。

关键词：涡轮增压器叶轮参数设计

涡轮增压器双流道涡轮壳喉舌结构对静压和BPF噪声的影响

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内燃机与动力装置 2022年第5期39卷 37-42,48页

作者：李伟李国祥桑梧海张晓林山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 康跃科技股份有限公司山东寿光262718 机械工业内燃机增压系统重点实验室山东寿光262718

为降低涡轮增压器涡轮机叶片通过频率(blade passing frequency,BPF)噪声,设计4种喉舌距离方案,仿真和试验研究喉舌结构对涡轮进口静压分布及涡轮机BPF噪声的影响。结果表明:气流在涡轮壳2个流道内的流动状态存在较大差异,靠近涡轮轮背... 详细信息

为降低涡轮增压器涡轮机叶片通过频率(blade passing frequency,BPF)噪声,设计4种喉舌距离方案,仿真和试验研究喉舌结构对涡轮进口静压分布及涡轮机BPF噪声的影响。结果表明:气流在涡轮壳2个流道内的流动状态存在较大差异,靠近涡轮轮背的流道内气流压力高于远离涡轮轮背流道;涡轮进口静压在周向和轴向分布不均匀,尤其涡轮壳流道几何角为300°~30°时;流道喉舌结构是导致周向静压在涡轮壳流道几何角为300°~30°时剧烈变化的关键;适当增加2个流道喉舌距离,可以改善涡轮进口周向静压不均匀性和涡轮机BPF噪声,但轴向静压不均匀性无改善;2个流道喉舌距离增加12.1 mm,涡轮壳流道几何角为300°~30°时,静压分布极限偏差由4.21%减小到3.35%,涡轮机BPF平均噪声由98.13 dB降低到90.14 dB,降低了12.8%,主观评价噪声明显改善。该研究可以为改进喉舌结构设计及降低涡轮机BPF噪声提供参考。

关键词：涡轮增压器双流道涡轮壳流道喉舌静压分布 BPF噪声

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涡轮增压器降温装置设计与仿真优化研究

涡轮增压器降温装置设计与仿真优化研究

作者：张文明中国民航大学

学位级别：硕士

随着通用航空市场的开放,越来越多使用活塞发动机的小型飞机投入运营。涡轮增压器作为航空活塞发动机高空动力恢复的主要设备,被小型飞机发动机广泛使用。发动机高工况运转时,进入涡轮的排气温度过高,对涡轮增压器运转和工作寿命造成严... 详细信息

随着通用航空市场的开放,越来越多使用活塞发动机的小型飞机投入运营。涡轮增压器作为航空活塞发动机高空动力恢复的主要设备,被小型飞机发动机广泛使用。发动机高工况运转时,进入涡轮的排气温度过高,对涡轮增压器运转和工作寿命造成严重威胁。为了降低涡轮进气温度,涡轮增压器轴冷却技术、喷雾降温、管程对流强化传热、引射降温、EGR降温等降温方法已被研究,这些方法各有一定的不足和局限。作为涡轮进气降温方法的补充,提出将压气机空气部分引出,经引气管路直接流入涡轮进口以实现涡轮进气温度降温的方法。以使用较广的Rotax 914航空活塞发动机为对象,利用GT-Power发动机仿真建模软件,按照该发动机的参数搭建了发动机结构模型,验证了该模型的正确性。利用该仿真模型,分析了空燃比、发动机转速、压气机增压压力和海拔高度对对涡轮进气温度的影响。理论分析了压气机引气占比和涡轮进气温度降温值的关系,引气占比越大,涡轮进气温度降低值越大。在原发动机仿真模型基础上,设计了引气管路和引气降温控制单元。从引气管气流流动方向,将引气降温的情况分为:压气机引气降温、涡轮引气降温、和双向引气降温。通过仿真建模计算,分析了海拔高度和引气管径对降温效果、燃油消耗率及涡轮增压器转速的影响。将引气降温方法与目前广泛应用的加浓油气和废气再循环冷却进行比较,引气降温对发动机性能的负面影响较小。搭建GT25涡轮增压器高温试验台,研究引气管径对压气机流量的影响;研究低工况下,引气降温方法的降温效果影响。对试验台进行仿真建模,研究试验中未达到的高工况下,引气降温方法的降温效果。

关键词：涡轮增压器降温引气

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涡轮增压器噪声控制技术

山东交通学院学报 2022年第2期30卷 1-10,31页

作者：李伟李国祥王桂华张健健桑梧海山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 康跃科技(山东)有限公司山东潍坊262718

为研究涡轮增压器的噪声控制技术,分析涡轮增压器的工作原理,阐述Whoosh噪声、喘振噪声、叶片音调噪声、电锯噪声、叶顶间隙噪声等气动噪声以及轴承系统噪声与Rattle噪声等结构噪声的产生机理,详细阐述国内外涡轮增压器Whoosh噪声控制... 详细信息

为研究涡轮增压器的噪声控制技术,分析涡轮增压器的工作原理,阐述Whoosh噪声、喘振噪声、叶片音调噪声、电锯噪声、叶顶间隙噪声等气动噪声以及轴承系统噪声与Rattle噪声等结构噪声的产生机理,详细阐述国内外涡轮增压器Whoosh噪声控制技术的研究现状,并对目前涡轮增压器的噪声控制技术进行综合分析,指出涡轮增压器噪声控制技术研究的发展趋势。

关键词：涡轮增压器噪声产生机理控制发展趋势

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涡轮增压器压气机规格化设计研究

内燃机与配件 2023年第22期 36-39页

作者：石茂旺王净唐国庆钟佳宏刘扬海装广州局广东广州510320 重庆江增船舶重工有限公司重庆402284 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心重庆402284

离心压气机因其单级压比高、工作范围宽、结构简单可靠等特点被广泛用于船用涡轮增压器中。为了满足增压器对柴油机的匹配需求,增压器压气机需要进行规格化设计,形成具有不同的通流能力的压气机。本文基于某国产增压器,分别开展了改变... 详细信息

离心压气机因其单级压比高、工作范围宽、结构简单可靠等特点被广泛用于船用涡轮增压器中。为了满足增压器对柴油机的匹配需求,增压器压气机需要进行规格化设计,形成具有不同的通流能力的压气机。本文基于某国产增压器,分别开展了改变叶轮子午线高度、改变扩压器喉口面积和几何模化三种规格化方式对增压器流量和效率的影响研究。结果表明:改变扩压器喉口面积可实现较小流量范围的压气机规格化设计,7.8%的流量变化对效率的影响在0.3%以内;改变子午型线可实现稍大流量范围的压气机规格化设计,12.1%的流量变化对效率的影响在1.1%以内;几何模化可实现较大流量范围的压气机规格化设计,且对效率影响较小,1.90倍流量变化仅导致0.34%的效率变化,通过多种规格化组合使用可实现压气机较大范围内流量的连续变化。本文研究结果为国产增压器系列化规格化设计提供了有效支撑。

关键词：涡轮增压器离心压气机规格化

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变海拔环境下离心压气机叶轮多场应力响应

兵工学报 2021年第3期42卷 478-486页

作者：洪舟振森张虹马朝臣吴新涛北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300400

针对车用涡轮增压器离心压气机叶轮在变海拔环境下可能出现的静强度失效问题,开展了叶轮在变海拔环境下多场载荷及应力响应的变化规律研究。采用单向稳态流体与固体耦合的方法,计算了叶轮在气动载荷、热载荷以及离心载荷作用下的单场应... 详细信息

针对车用涡轮增压器离心压气机叶轮在变海拔环境下可能出现的静强度失效问题,开展了叶轮在变海拔环境下多场载荷及应力响应的变化规律研究。采用单向稳态流体与固体耦合的方法,计算了叶轮在气动载荷、热载荷以及离心载荷作用下的单场应力以及多场耦合应力。结果表明:在真实流量、真实转速不变,仅根据海拔高度不同改变进气压力与进气温度时,叶轮进口流动角随着海拔升高而增加,导致高海拔环境下长叶片前缘静压差较大,最大气动应力从长叶片尾缘转移到前缘,叶轮的热载荷、热应力以及最大多场耦合应力随海拔升高而减小;在增压发动机工况不变时,随着海拔的升高,叶轮气动应力与热应力的绝对变化较小,压气机转速上升带来较大的离心应力增幅,进而导致耦合应力的增加。

关键词：涡轮增压器变海拔离心压气机叶轮多场耦合应力分析