VNT导流叶片尾缘激波调制方法研究.pdf

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1、VNT导流叶片尾缘激波调制方法研究刘恒2015年01月中图分类号：TK421.8UDC分类号：621.5VNT导流叶片尾缘激波调制方法研究作者姓名刘恒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InvestigationonNozzleTrailingEdgeShockModulationmethodofVNTCandidateName：LiuHengSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:P

2、rof.YangCeChair,ThesisCommittee：Prof.MaChaochenDegreeApplied:MasterofEngineeringPowerEngineeringandMajor：EngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，20，2015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，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

3、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涡轮增压技术凭借其在燃油经济性和降低有害气体排放等方面的优势得到了广泛的应用，尤其是装有可调向心涡轮的增压器因其能在全工况范围内改善与发动机的匹配而备受关注。目前，针对可调向心涡轮内部流动机理的研究主要集中在导流叶片叶端间隙泄漏流及涡轮性能方面，针对可调向心涡轮内部激波调制方面的研究尚未见文献报道。因此，对可调向心涡轮导流叶片尾缘激波弱化的研究具有一定的学术价值和工程应用前景。本文对某可调向心

4、涡轮尾缘激波强度的调制方法展开研究，提出了三种导流叶片修型的激波调制方法，分别为导流叶片尾缘倾斜，在吸力面激波产生位置采用凹槽结构，改变吸力面叶片厚度分布，取得的主要研究成果如下：涡轮导流叶片尾缘倾斜后，激波呈倾斜状，作用范围减小，并未像原始模型尾缘激波贯穿转子叶片整个叶高范围；激波强度明显下降，对下游转子叶片前缘的影响减弱，分散了冲击力，转子叶片叶顶区域的气动载荷明显下降，降低了下游转子叶片前缘由激波造成的压力波动幅值。导流叶片吸力面激波产生位置采用凹槽结构后，显著降低了导流叶片尾缘激波的强度，减小了激波的影响范围。在采用0.5mm深的凹槽结构，使激波强度降低约3.29%，使激波的影响

5、范围缩小约10%，转子叶片中间叶高位置气动载荷得到明显下降，降低了易损坏的涡轮转子叶片前缘中间叶高位置的高周疲劳断裂风险。增加导流叶片吸力面厚度的修型方法，造成导流叶片尾缘与转子叶片前缘距离减小，气流在经过由转静叶片排形成的气动喉部时膨胀程度加剧，使导流叶片尾缘激波增强；减小导流叶片吸力面侧叶片及尾缘厚度的修型方法不仅可增大转静叶片排之间形成的气动喉部面积，减小气体的膨胀程度，降低导流叶片出口的马赫数，并且使导流叶片尾缘激波产生位置前移，增加了激波与下游涡轮叶片相对作用的距离，使激波强度明显减弱，有利于降低下游转子叶片中间叶高位置由激波诱导的高周疲劳断裂风险。关键词：VNT；导流叶片尾缘

6、激波；尾缘倾斜；凹槽；非定常流动；I北京理工大学硕士学位论文AbstractTurbochargerhasbeenwidelyused,especiallytheVNTradialturbine,intheadvantagesofreducingemissionsofharmfulgasesandmatchingengineandattentionwithintherangeofconditions.TheresearchoftheVNTradialturbinemainlyconcentratesinthemechanismoftheinternalflowguidevaneblade

7、tipclearanceleakageflowandtheturbineperformance;however,nobodyhaspaidattentiontotheinvestigationonshockmodulationmethodofVNTradialturbine.Therefore,theinvestigationonguidevanetrailingedgeshockweakeningresearchoftheVNTr