弯管进气条件下离心压气机性能实验与流动特性研究

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1、弯管进气条件下离心压气机性能实验与流动特性研究陈旭江2015年6月中图分类号：TK421.8UDC分类号：621.5弯管进气条件下离心压气机性能实验与流动特性研究作者姓名陈旭江学院名称机械与车辆学院指导教师杨策教授答辩委员会主席马朝臣教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月9日InvestigationofPerformanceTestandFlowFieldCharacteristicsunderBendPipeInletConditionsinCentrifugalCompressorCandidateName：ChenXujian

2、gSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.YangCeChair,ThesisCommeetee:Prof.MaChaochenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDenfence：June.92015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，

3、学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要目前，离心压气机在车用涡轮增压器上广泛应用。而对离心压气机的设计与研究都基于直管进气条件进行。但实际上，压气机进口采用弯管进气的形式不可避免，而弯管造成的进气畸变对压气机的性能以及内部流场都会产生明显影响。另外，喘振一直是压气机研究领域一个难点问题，它不仅影响到离心压气机的稳定工作范围，还直接影响系统的安全性，研究离心压气机喘振

4、的机理及其发生发展过程有利于抑制喘振发生和拓宽压气机的工作范围。针对现有的研究现状，本文以车用涡轮增压器离心压气机为对象，对弯管进气条件下压气机性能及内部流场和直管进气条件下压气机的失速这两个方面进行了研究：首先，采用实验方法研究了弯管进气对压气机性能及内部流场的影响。结果表明，相对于直管进气，90°弯管进气对压气机性能影响最小，而270°弯管进气对压气机性能影响最大，0°和180°弯管进气介于两者之间，且这种影响在大流量下尤为显著。各个模型下轮缘静压分布表明，90°弯管进气时静压分布基本与直管进气时一致，但270°弯管进气时则有明显下降。其次，数值计算研究了不同形式弯管在叶轮进口

5、造成的旋涡畸变及对下游流场产生的影响。发现0°和180°弯管进气产生的是孪生涡，而90°和270°弯管进气产生的是近似整涡的偏置涡。这种旋涡结构产生的气流预旋作用使各个模型叶片前缘相对气流角的分布存在较大差别，同时对叶轮槽道、叶轮出口、扩压器以及蜗壳进口流场都产生了影响。最后，采用实验的方法研究了压气机的喘振发生和发展过程，得出了压气机失速阶段的压比性能曲线以及失速过程中测点的动态压力，判断出失速类型为模态波失速；对不同阶段的压力信号进行频谱分析，明确了失速发生的过程与喘振频率，并且发现测点因位置不同而具有的喘振能量不同。关键词：离心压气机；弯管进气；进气畸变；喘振I北京理工大学硕

6、士学位论文AbstractCentrifugalcompressoriswidelyutilizedinautomotiveturbochargersatpresent.Inordertoensureuniforminletconditions,thedesignandresearchofcentrifugalcompressorarebasedonstraightpipeinetconditions.Infact,theformofelbowinletisinevitable,andthedistortioncausedbytheelbowinletaffectstheperfo

7、rmanceandinternalflowfieldofthecompressor.Inaddition,thestallhasbeenadifficultfocusinthefieldofcompressor,notonlyaffectsthestableoperatingrangeofthecentrifugalcompressor,butalsodirectlyaffectsthesystem'ssecurity,sostudythemechanismofsta