车用增压器涡轮内部脉动流场仿真研究.pdf

《车用增压器涡轮内部脉动流场仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第34卷第4期内燃机工程VoL34No．42013年8月ChineseInternalCombustionEngineEngineeringAugust．2013文章编号：1()()o一0925(2013)04-0064-07340061车用增压器涡轮内部脉动流场仿真研究张锐，施新，马朝臣，杨策，祁明旭(北京理工大学机械与车辆学院涡轮增压实验室，北京100081)SimulationInvestigationonPulsatingFlowFieldinTurbochargerTurbineZHANGRui，S

2、HIXin，MAChao-chen，YANGCe，QIMingXU(SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Forunderstandingwellvehicleturbochargerturbineperformanceunderpulsatingflowconditiontomatchingbetterwithengine，theunsteadyflowfieldinno

3、zzledradialturbinewasinvestigatedbynumericalsimulation，especiallyusingphaseshiftmethodtocomputetheturbineinstantefficiency．Resultsshowthatbothturbinemassflowandefficiencycharacteristicsareofunusual“hysteresis”tothepressureratiounderpulsatingflowintakecondit

4、ion．Rotorincidencevariationinpulsatingcycleinfluencesstronglyvelocityfieldinturbinepassage．Rotorpowervariationrulecorrespondstothatoftheturbineinletpressure．Increasingturbinedesignflowrateproperlyisbeneficialtoincreaseofturbineabilitytoutilizeengineexhauste

5、nergY．摘要：为了解车用增压器涡轮在脉冲进气条件下的性能，改善涡轮与发动机的匹配，采用数值模拟方法研究了径流有叶涡轮内部脉动流场。针对涡轮瞬时效率的计算，特别采用了相位平移方法。研究结果表明：由于涡轮级进口脉动气流的影响，涡轮流量和效率变化相对于压比均出现了滞后现象；脉动周期内转子进1：2攻角变化对叶轮内部速度场起主要影响作用；转子功率变化规律与涡轮级进口压力变化一致；适当提高涡轮设计流量能够增加涡轮有效利用发动机废气能量的能力。关键词：内燃机；脉冲进气；径流涡轮；喷嘴；非定常流动Keywords：ICe

6、ngine；pulsatingflow；radialturbine；nozzle；unsteadyflow中图分类号：TK421．8文献标识码：A子内部流场复杂且成本高，所以采用数值手段对非0概述稳态涡轮流场进行了研究]。本文在脉冲条件下涡轮增压器可以提高发动机的比功率、燃油经进行了JK90S可变喷嘴涡轮(VNT)[6]全通道非定济性，还可以改善发动机的排放，因此在汽车行业被常计算，以研究涡轮非定常脉动流场。广泛应用。而可变喷嘴涡轮能够在全工况范围内实本课题组研发的JK90S可变喷嘴涡轮在J9O增现增压器与发

7、动机的良好匹配，并提高柴油机加速压器涡轮基础上增加了转叶式可变喷嘴叶片及调节时的增压器响应而得到越来越广泛的应用。机构，并更换了涡壳]，子午面形状如图1所示，主通常在进行涡轮设计时假定涡轮内部的气流是要几何参数见表1。稳定的，但实际上活塞式发动机排气是脉动的，涡轮1数值方法和软件校核级内部的气流是不稳定的，这就造成了涡轮设计点与实际工作点不一致。然而，通过试验观察涡轮转用Numeca软件包求解三维非定常Navier-Stokes收稿日期：2012—04—09作者简介：张锐(1986-)，男，博士，主要研究方向

8、为内燃机增压技术及叶轮机械气动热力学，E-mail：bitturbo@sina．COIl1．ca。2013年第4期内燃机工程图1JK90S可调喷嘴涡轮子午面形状图3涡轮级进El总压和总温变化(60Hz)表1JKg0S可变喷嘴涡轮结构参数了间接测量涡轮功的方法，即通过压气机消耗功和项目参数轴承摩擦功来计算涡轮功率。涡壳形式双通道有叶涡壳o-o截面面积／mm。2614．46叶轮叶片数1O喷嘴叶片数15前