离心压气机高原适应性研究.pdf

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1、离心压气机高原适应性研究吴刚2014年12月中图分类号：UDC分类号：离心压气机高原适应性研究作者姓名吴刚学院名称机械与车辆学院指导教师张虹副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1月StudyonPlateauAdaptabilityofaCentrifugalCompressorCandidateName:WuGangSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Pr

2、of.ZhangHongChair,ThesisCommittee:Prof.DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要以一个六缸柴油机涡轮增压器的压气机系统为研究对象，对高原环境下的离心压气机进行了理论分析，根据流体物性随海拔的变化提出了高原条件下

3、压气机的数值计算方法，在此基础上采用数值模拟方法研究了高原条件对于压气机特性的影响。根据高原条件下压气机性能的变化特点，研究了高原压气机的设计方法和改善措施，进行了高原环境下离心压气机的适应性设计。具体的研究内容如下：首先，针对压气机的流量特性，对其不同进口条件的影响进行了理论分析和数值仿真。基于高原环境，采用流量特性图对比了平原与高原进口条件下压气机的总体性能，通过内部流场特征的数值分析探究了压气机性能变化的原因。其次，针对高原环境下工作的车用柴油机涡轮增压器，对离心压气机的通用特性进行了理论分析，探讨了压气机进口条件与雷诺

4、数的关系，采用数值模拟方法研究了高原进口条件下的雷诺数对于压气机通用特性的影响。通过改变不同条件下压气机的进口参数，采用折合流量和折合转速的方法对压气机的性能进行对比分析，讨论了高原环境下进口温度和进口压力的变化对压气机折合特性的影响，研究了低雷诺数对压气机内部流场的影响，得到了高原条件下压气机通用特性的变化规律。最后，通过对前期原压气机系统详细的数值计算和分析后，根据高原条件下压气机的设计条件和要求对原机的叶轮和蜗壳提出了设计策略。通过压气机叶轮与蜗壳的计算分析，设计出了新的叶轮和蜗壳，为了扩充小流量范围，考虑对新设计的压气

5、机采用进气回流装置。采用数值模拟和通用特性图对比分析了原机与新机总体性能，并通过内部流动分析研究了新机性能变化的原因与进气回流装置对于压气机的影响。结果表明：采用进气回流后的压气机小流量范围增加，但是效率和压比下降较多，故不采用；不带进气回流情况下，基于高原环境下设计的压气机系统压比和流量范围明显提高，喘振边界向小流量平移，能很好的防止高原情况下存在的发动机低速时的喘振问题。关键词：离心压气机；高原；通用特性I北京理工大学硕士学位论文AbstractForacompressorsystemofsix-cylinderdiese

6、lenginewithturbocharger，thecentrifugalcompressorworkingathighaltitudewasanalyzedtheoreticallyandanumericalsimulationmethodofcompressorworkingonplateauconditionswasproposedbyinvestigatingthechangeofairpropertieswiththealtitude.Basedonthismethod,theinfluenceoftheplate

7、auconditionstotheperformanceofcompressorwasinvestigated.Accordingtothechangesinperformanceofcompressorworkingathighaltitude,thespecialdesignconditionsandrequirementswereproposedfortheoriginalcompressor.Inordertodesignacentrifugalcompressorbeingmoreadapttotheplateaue

8、nvironment,thedesignmethodsandimprovementmeasuresofcompressorwasinvestigated.Thespecificcontentsareasfollows:Firstly,fortheflowcharacteris