流线隧道式涡轮增压器转子动力学特性分析

为研究流线隧道式涡轮对涡轮增压器转子动力学特性的影响,将某型号车用涡轮增压器叶片式涡轮替换为流线隧道式涡轮,建立了密封流体激振、叶尖间隙激振和隧道涡轮轮缘间隙激振耦合条件下的转子系统模型,计算分析了涡轮材料和轮缘间隙对转子临界转速、稳态响应以及瞬态响应的影响。结果表明,K418高温合金隧道涡轮转子一阶临界转速大幅降低,稳态响应稳定性较好,但瞬态响应振动剧烈、失稳,表明隧道涡轮采用K418高温合金需要调整结构设计;SiC陶瓷隧道涡轮转子一阶临界转速下降、稳态响应振幅增加,但对转子稳定性影响不大,二阶临界转速有微小增加,稳态响应振幅下降,瞬态响应稳定性较佳。

车用柴油机高压比宽流量增压器研制

目的 对于单级高压比宽流量增压器,为适应发动机强化指标,进行一系列的改进设计。方法 利用仿真设计与试验相结合的方法,对高海拔环境应用增压器进行改进设计。通过理论推导,确定压气机及涡轮的气动性能优化设计方法,开展高稳定裕度转子轴承系统设计方法研究与验证。结果 匹配高压比宽流量增压器的发动机与原机相比,高原功率恢复了17%,发动机排气温度降低了7%,增压器转速降低了13%。结论 在原机的基础上设计了压比为4.6的宽流量高性能涡轮增压器,成功实现了高压比宽流量增压器的设计,满足了发动机平原、高原不同环境的运行需求。

废气涡轮增压器压气机流场特性分析

为提高某废气涡轮增压器工作性能,文中对压气机流场特性进行理论与试验研究,通过Fluent软件对不同工况下压气机的性能参数进行仿真,得到流体的压强、流速和温度云图,通过增压器性能试验测试压气机流量、效率及压比,并对压气机进行结构优化。结果表明:仿真结果与试验结果相对误差小于5%,结构优化后的压气机叶轮对流力的利用率提高32.8%,流场压力极值增大5.83%,蜗壳割舌部位压力集中减弱,蜗壳背部最大流速降低2.89%,最高温度提高20.06%,为增压器压气机结构的进一步优化提供依据。

电控放气阀涡轮增压器在柴油机上的试验研究

在一台满足国六b阶段排放标准的柴油机上,开展电控放气阀涡轮增压器对发动机性能、排放影响的试验研究。试验验证表明:发动机匹配电控放气阀涡轮增压器在发动机中高转速工况对油耗有一定改善,在中低负荷工况能降低油耗、提高排气温度。通过电控放气阀开度特性优化并确定最优的控制参数,在WHTC循环SCR催化器平均温度从226℃提升到246℃,冷态WHTC循环NOx排放降低25%,冷热加权NOx排放降低8.6%。

某油轮主机增压器受损事故分析

现代船用主机普遍采用增压系统为燃油燃烧提供足够空气,增加喷入气缸的燃油量,以提高柴油机的输出功率。本文通过对一起油轮主机增压器受损事故的深入解析,详细探讨了导致主机排温异常升高、冒黑烟的根本原因。事故发生后,通过对主机运行参数、冒黑烟、振音等多个方面的综合分析,判断故障源头为增压器问题。文中详细总结了事故现象及其原因,在总结中,提出了未来维护工作中需重点关注的振动与共振效应等潜在因素。通过本文深入的技术分析,读者能够更清晰地理解增压器受损的机理,以及如何有效预防类似事故,确保船舶设备的长期安全、可靠运行。

基于联合运行规律的增压器压气机非定常流动模拟

为了提高压气机在非定常流动状态下与增压器的匹配精度,基于增压器运行工况提出了内部联合运行规律,并开展不同结构压气机的非定常流动特性和性能修正研究。结果表明,在3种结构压气机中,除了高速大流量联合工况外,采用进口直径减小1 mm的等长叶片压气机的非定常流动性能有明显优势,且喘振性能更好。基于非定常系数对压气机性能修正后,压气机性能更接近实际工作状态。

基于卓越绩效模式A公司增压器索赔成本优化管理研究

卓越绩效模式能够通过综合管理方法提升企业管理绩效,A公司借鉴卓越绩效模式管理驱动来提升索赔业务绩效及管理成熟度。本研究从零件索赔成本角度,基于卓越绩效模式框架,采用六西格玛DMAIC方法优化过程,聚焦增压器零件设计、制造及售后服务3个关键过程的过程改进。通过结合价值链和失效模式分析,找到影响索赔成本的设计、制造、售后服务过程改进点。关注过程管理因素及过程变化要求,通过设计变更、风险识别、工艺调整、售后维修指导等改进措施的实施和控制,2023年下半年增压器售后故障率下降至0.16%,环比上半年减少33万元索赔费用,实践表明基于卓越绩效模式的增压器索赔成本优化应用实现了公司索赔成本年降低2%的预期目标。

外部激励下增压器轴系振动规律研究

车辆行驶过程中路谱激励通过车轮和车身传递到发动机,加之发动机本身运作时产生的振动激励,最终传递到涡轮增压器上,统称为外部激励。外部激励作用在涡轮增压器壳体和轴承体上,经由两个浮环轴承传递到轴上,影响增压器轴系运动的稳定性。通过采用有限元的分析方法,建立了涡轮增压器总成多体动力学模型,在此基础上模拟增压器总成受到来自发动机的外部激励时轴系的振动响应。在激振试验台上模拟增压器总成受到外部激励时的响应情况,分别施加原始振动信号和该信号缩小至原来的0.5倍、0.25倍和0.125倍后的振动信号,轴系的振动响应也呈现出对应的线性规律,采用4种振动信号求得的传递函数也基本一致。通过激振台试验验证有限元模型仿真结果的准确性,发现在0~800 Hz频率段轴系振动的试验值与仿真值基本吻合,验证了有限元方法用于计算轴系振动响应的可行性,为解决增压器轴系振动问题提供了新的解决办法。

船用电辅助涡轮增压器转子动力学设计及稳定性研究

电辅助涡轮增压技术(EAT)是能够有效解决传统涡轮增压发动机启动或加速时进气不足、瞬态响应差等问题,实现内燃机动力系统电气化的重要技术手段。基于流体动压轴承润滑理论结合转子运动控制方程,建立由浮环轴承支承的某型涡轮增压器转子系统动力学有限元模型并进行轴心轨迹试验,采用数值计算方法对不同轴承支撑形式的EAT正常转子和不平衡转子的非线性转子动力学特性进行深入研究。结果表明,在EAT运行较宽的转速范围内,其转子具有广泛的次同步振动,转子动力学行为复杂且浮环轴承支撑的转子明显具有更高的次同步振动振幅;半浮环轴承支撑的转子油膜涡动振动的能量远小于基频振动的能量,表现出更良好的减振作用,可以很好地抑制油膜的涡动/振荡。本文研究内容可以有效地辅助EAT的研究工作,提高其整机的NVH性能。

可变喷嘴增压器喷嘴环叶片位置对柴油机外特性稳态性能的影响

应用GT-SUITE发动机热力学仿真软件对4100柴油机外特性稳态性能进行仿真,研究了喷嘴环叶片位置对废气涡轮增压器和发动机联合运行线、增压器的热力参数、换气过程评价参数和柴油机性能的影响。仿真结果表明:随着喷嘴环开度的增加,发动机运行线下移,喘振裕度增大;压后压力、涡轮前压力随着喷嘴环开度的增加都降低,涡轮前压力降低的幅度要远大于增压后压力降低的幅度,100%开度时压后压力与涡轮前压力相差不大;残余废气系数降低,充气效率增加;功率和有效扭矩增加,燃油消耗率降低。

气动激励下的涡轮增压器整机振动分析与试验

针对气动激励引起的增压器整机高振动响应问题,以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象,采用单向瞬态流固耦合方法,建立涡轮增压器整机流固耦合模型,开展气动激励下关键零部件振动响应研究.讨论并对比了涡轮及压气机叶轮气动激励的时域和频域特性,并定量分析了该激励下的结构振动响应特性,同时通过增压器振动试验验证了模型及方法的精度,各工况下壳体振动加速度量级的绝对误差不超过6 dB,相对误差不超过4%.结果表明:在转子系统中,压气机叶轮压力波动幅值为涡轮机涡轮的4倍,由此导致压气机叶轮的振动幅值平均为涡轮和转轴的3~4倍,最大振动幅值发生在压气机叶轮轮盘外边缘叶顶间隙处,为209.5μm;壳体振动烈度最大的部位发生在压气机出口内壁靠近轴承体一侧,为322.2 m/s^(2).

周向槽宽度对涡轮增压器转子系统非线性动力学特性影响研究

浮环外表面周向槽宽度结构参数会影响外膜压力分布,进而对高速轻载涡轮增压器转子系统非线性振动特性产生显著影响。基于流体润滑机理和有限元理论,建立了包含轴系集总运动方程、浮环轴承瞬态温度模型、润滑油黏温方程以及轴承间隙热变形方程在内的涡轮增压器轴系热-流-固耦合的综合模型,并提出了一种有效的求解策略。通过与试验数据对比,验证了该综合模型的准确性和可靠性。以某柴油机用涡轮增压器转子系统为例,通过三维振动瀑布图研究不同周向槽宽度在低(50℃)、中(90℃)、高(130℃)3种入口油温下转子系统频域瞬态振动响应。结果表明:相对于全圆瓦浮环轴承支撑的转子系统,当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm时,在不同入口油温下转子系统内膜涡动、振荡的转速区间逐渐缩小,振动幅值均大幅降低;但随着周向槽宽度和入口油温的增加,外膜承载力降低,转子系统呈现出刚性运动,即零频振动,并且零频振动幅值高于低频振动,成为主导频率。当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm:入口油温为50℃时转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和83%;入口油温增加至90℃时,转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约38%、75%和82%;入口油温增加至130℃时,最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和79%。因此,对于不同的入口油温,周向槽浮环轴承可使转子系统的振动幅值大幅降低,有利于提高转子系统的稳定性,结论可为周向槽浮环轴承的参数设计提供理论参考。

小排量国Ⅵ柴油机涡轮增压器喘振优化设计

匹配某小排量国Ⅵ柴油机时,增压器压气机出现了喘振现象,导致发动机扭矩明显降低,需要设计一款新型压气机。通过加大压气机叶片θ角、叶片出口β角、叶片弦长、叶轮进口尺寸、叶轮出口宽度,减小扩压器出口与叶轮出口直径的比值,设计了优化方案。进行了优化方案和原方案的压气机性能仿真计算、增压器台架压气机性能试验、发动机台架增压器性能匹配试验,结果表明:优化方案改善了压气机小流量区域的稳定性,提高了堵塞流量;在发动机全转速范围内,流量减小时压比特性曲线斜率始终为负,压气机运行稳定,未发生喘振;发动机可以加载到最大设计扭矩,提升了发动机的动力性能。

非道路柴油机涡轮增压器选型试验研究

在一台4缸满足非道路IV阶段排放标准的柴油机上进行了涡轮增压器选型试验研究,试验采用4款涡轮增压器进行匹配选型,比较分析了匹配不同增压器下发动机的动力特性、燃油经济性以及排放特性。通过不同角度分析试验结果,最终选定匹配效果最佳的涡轮增压器。试验结果将为后续发动机与涡轮增压器匹配选型提供重要参考。

某船用柴油机增压器共振分析与改进研究

针对某船用柴油机增压器共振导致振动超限问题,通过试验与仿真相结合方法分析其共振源,并研究温度对模态频率的影响,依据分析结果提出改进方案并进行验证。结果表明:外特工况增压器振动存在两个明显共振峰,第二个共振峰振幅最高,由增压器固有频率与柴油机主激励频率共振导致,应作为优化的重点;由于弹性模量受到温度的影响,随工作温度升高,柴油机上增压器等高温件模态频率呈降低趋势;更改压气机端管路连接方式和增加固定支架无法使增压器模态频率避开柴油机主激励频率;通过取消排气接管,降低重心高度,使增压器模态频率和振动幅值满足限值要求。研究成果可为增压器共振问题排查及优化设计提供参考。

高原型无人机活塞发动机涡轮增压器匹配研究

目的为了研究利用汽车发动机开发低成本民用航空无人机活塞发动机的应用价值,方法提出基于汽车涡轮增压发动机的高海拔性能劣化补偿目标的开发方法。选取某型车用活塞式涡轮增压发动机,分析变海拔环境下的增压器-发动机匹配条件,评估汽车涡轮增压发动机在无人机飞行包线的边界内性能变差程度。通过目标海拔高度条件下的仿真计算,获得新涡轮增压器的目标增压压比和发动机进气流量。以此计算结果为目标新增压器的性能边界,选定某型号涡轮增压器,其性能输出特性能够覆盖该发动机作为无人机动力的进气目标增压压力和流量。在平原和高高原条件下开展无人机飞行性能验证,对新开发增压器的压气叶轮和涡轮叶轮产生的压比、膨胀比以及各自的折合流量分别进行校核,分析无人机在不同海拔环境下的飞行测试数据。结果结果表明,新匹配的涡轮增压器在海拔4200 m的高高原条件下搭载试验发动机,压气机压比为3.2,换算流量0.092 kg/s,运行区间在增压器叶轮的MAP包络线以内,能够使无人机达到28.2%的悬停有效载荷比,性能达到高高原载重飞行的技术要求。结论利用汽车涡轮增压发动机,按照无人机飞行包线内工况,重新匹配涡轮增压器的压气机,并校核涡轮机运行工况,能够实现满足民用航空无人机对高高原低空载重飞行性能的基本要求,匹配方法为新产品开发应用提供了理论指导。

汽车涡轮增压器充液管路振动疲劳分析与优化

以某型汽车涡轮增压器并联充液管路为研究对象,采用模拟仿真与试验验证相结合的研究方法,研究了充液管路在随机振动作用下的疲劳失效问题。首先,建立充液管路的流固耦合动力学模型,并通过模态试验验证了该模型的准确性;其次,基于所建立的动力学模型与管路实测的S-N曲线,进一步预测了充液管路在随机振动载荷谱下的疲劳寿命,并与试验结果进行了对比;最后,通过优化波纹管波高与壁厚,提高了充液管路的疲劳寿命。结果表明:充液管路疲劳寿命随着波纹管波高尺寸与壁厚尺寸的增加先提升后下降;当波纹管波高与壁厚分别调整为3.5 mm与0.33 mm时,优化效果明显,充液管路的预期疲劳寿命由1.056×10^(6)提升到1.80×10^(7)。

基于反动度的增压器涡轮设计方法

通过分析涡轮叶轮叶片角与反动度的关系,设计了叶片角分布控制参数,构建了3种不同反动度的增压涡轮,匹配不同尺寸的涡轮壳,在相同流量条件下,研究了不同反动度涡轮对涡轮级的性能影响规律。最终,应用基于涡轮反动度特征叶片角分布控制方法,实现了增压器涡轮的全参数化设计。结果表明,采用基于反动度的增压器涡轮叶轮的设计方法是可行的,可以满足增压器涡轮叶轮性能优化设计需求。

一种船用涡轮增压器可靠性在线分析方法

涡轮增压器作为船舶发动机的关键部件,工作条件恶劣,容易出现各类故障。目前船舶对于涡轮增压器的监管主要依赖于热工参数的阈值报警,不能及时有效的判别其可靠性。为了解决上述问题,本文提出了一种基于三参数Weibull分布的可靠性在线分析方法,通过利用涡轮增压器设备自带测点及历史故障信息,建立涡轮增压器的Weibull分布模型,得出其可靠度及失效率等曲线,为涡轮增压器的视情管理提供依据。

PA6柴油机STC增压器故障案例分析排除

本文从船用PA6柴油机STC增压系统组成原理入手,阐明STC增压器故障案例现象特征,针对故障现象特征作了深入故障原因分析和具体的故障诊断排除,从而进一步提出预防性对策措施,对船舶柴油机使用管理具有现实指导参考意义。