进气畸变条件下双面离心压气机内部流动特性研究

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1、进气畸变条件下双面离心压气机内部流动特性研究荆磊2015年01月中图分类号：TK421.8UDC分类号：621.5进气畸变条件下双面离心压气机内部流动特性研究作者姓名荆磊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学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月InvestigationofInternalFlowFieldCharacteristicsunderInletDistortioninDualBoostCompressorCandidateName：LeiJin

2、gSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.CeYangChair,ThesisCommittee：Prof.ChaochenMaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,22,2015研究成果声明本人郑重声明：所

3、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，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他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非均衡进气双面离心压气机是一种新型的增压机械，具有尺寸小、瞬态响应好和工作范围宽的优点，在车用增压器领域受到越来越广泛地重视。由于受限于增压器机构及在发动机上的安装尺寸和形式，

4、压气机两侧叶轮的进气由共同的进气管道供给，但两侧叶轮进口处的进气形式存在较大区别，前方叶轮由较短的直管进气，沿程损失较小，叶轮进口处总压值较大；而后方叶轮经过形状复杂的长弯管进气，其中涉及到管道方向改变及面积变化等，压力损失较多，造成后方叶轮进口总压损失大于前方叶轮进口总压损失，并且速度分布也不均匀，进而导致后方叶轮进口处存在进气畸变，导致各个槽道之间以及前后方两侧叶轮之间流量分配不均衡，降低压气机性能。本文采用数值模拟的方法，对这种非均衡进气双面离心压气机，在进气畸变条件下其内部流场的特性进行了研究。主要研究内容及结果如下：首先，在带进

5、气回流的双面离心压气机模型基础上，得到实壁机匣双面压气机模型，并得到了两种情况下的特性曲线，分析机匣处理对双面压气机的拓稳效果。研究结果表明，同实壁机匣情况相比，带进气回流的双面压气机，其工作模式不易受到前后方叶轮管道结构不对称性的影响，压气机能更好地工作在并行模式，稳定工作流量范围更广。其次，对后方进气管道左右两侧流量分配和后方叶轮进口畸变及其传播特性进行了研究，结果发现，在小流量工况下左右两侧进气管道流量出现较大差距，并且后方叶轮进口畸变会向下游传播，导致叶轮内部各槽道流量出现分布不均，这将影响压气机的运行稳定性。最后，通过双面压气机

6、详细流场的分析，探究了双面叶轮在差异进口条件下两侧叶轮共享扩压器流动损失特性，研究结果表明，在两侧进口存在总压差时，扩压器内将产生额外损失，且这个额外损失将随进口条件差距增大而增加，从而恶化扩压器性能。并且在大流量工况，扩压器内的主要损失为两侧叶轮排气掺混损失；在小流量工况，由扩压器壁面的分离涡团造成的损失比两侧叶轮排气掺混损失更显著。关键词：双面离心压气机；非均衡进气；机匣处理；进口畸变；流动损失I北京理工大学硕士学位论文AbstractThedualboostcentrifugalcompressorwithdifferentinta

7、keconditionisanewmechanicalsupercharger.Becauseofitssmallsize,transientresponseandawideoperatingrange,thiskindofcompressor,withaverygreatpotentialandprospects,isbeingvaluableinthefieldofautomotiveturbochargers.Duetolimitedbytheturbochargermountingdimensionsandformsoforgan

8、izationontheengine,theinletairincompressorissuppliedbyacommonintakepipe.However,theintakeformsbe