基于流场偏差分析的离心压气机优化设计

为了提高车用内燃机变转速、变负荷面工况性能,提出了离心压气机优化设计方法,即通过考虑压气机设计工况与非设计工况流场的关联效应,抑制不同工况流场之间的差异,优化离心压气机结构.利用该方法对某柴油机离心压气机进行了优化设计,其设计工况与非设计工况之间的流场偏差集中在大叶片进口叶尖部分,据此提出了压气机前缘前掠的流场控制措施.仿真分析表明:改型离心压气机流场偏差得到了明显抑制,其设计工况性能变化较小,非设计工况压比提高了4.46%,,效率提高了1.56%,.

叶片前掠对低比转速离心压气机性能的影响

研究了低比转速离心压气机叶片前掠流动控制效果,以促进其在车用电动增压器上的应用。建立了某车用燃料电池用低比转速离心压气机三维仿真模型,研究了叶片前缘前掠对低比转速离心压气机性能的影响及其流动机理。结果表明,该叶片前缘掠角20°的低比转速压气机与无前缘掠角压气机相比,压比、效率和稳定工作范围均无明显变化;前掠降低了大叶片前端的载荷,叶尖泄漏减弱,而大叶片后端流动状况没有明显改变。为提高叶片前掠的流动控制作用,要进一步优化叶片中弧线角度分布,改善前掠叶片的负荷分布。

车用涡轮增压器压气机变海拔性能多目标优化设计

应用多目标优化设计思想,以某涡轮增压柴油机压气机的变海拔等熵效率和压比为优化目标,以惩罚函数的形式建立了目标函数。在原压气机的基础上,通过对主叶片进行几何参数提取,确定了几何约束条件并建立了相应性能数据库。优化结果显示,在海拔0m和海拔2 500m工作条件下,等熵效率较原型机分别提高了3.95%和3.29%,变海拔性能得到显著优化。

车用高压共轨轻型柴油机涡轮增压器匹配研究

文章为某车用高压共轨轻型柴油机涡轮增压器改型选取了4款新型增压器,并进行了匹配试验,根据最大负荷下的动力性、经济性及排放性能选取了合适的涡轮增压器。与匹配原型增压器的发动机相比,新发动机在保持中、高转速性能基本不变的前提下,大幅度提高了低转速下的性能。发动机1 000 r/min最大负荷工况下,最大转矩提高了5%,燃油消耗率降低了8.87%,PM、NOx、CO等主要有害排放均有明显降低。

叶片倾角对燃料电池低比转速离心压气机性能的影响研究

建立了某燃料电池汽车专用低比转速离心压气机三维仿真模型,研究其叶轮叶片倾角对于压气机整体性能的影响作用与流动机理。研究结果表明:在设计工况点附近叶片倾角0°与20°时相比压气机压比、效率无明显变化,大流量下叶片倾角20°效率、压比均有所降低。低转速时叶片倾角改变对于压气机功率影响作用较小,但当转速提升至60000 r/min后,20°倾角相对0°倾角压气机整体功率下降了约2%。

喷油时刻对汽油/乙醇发动机性能的影响

通过一台Yamaha YBR250发动机原机,进行乙醇直喷(EDI)与汽油进气道喷射(GPI)的改装,研究了EDI喷油时刻对发动机缸内混合气形成、燃烧和排放的影响,同时建立了EDI结合GPI发动机的三维计算模型,对试验工况进行了数值模拟.分别对喷雾模型和燃烧模型进行了试验标定,结果表明:通过改变EDI喷油时刻,进气涡流与喷雾带动气流的运动共同作用于缸内燃料的蒸发雾化,可以在火花塞附近形成不同程度的燃料浓区;延迟EDI喷油时刻至100°CA BTDC,能够有效地协同壁面传热以及乙醇蒸发作用,降低点火时刻缸内温度,从而降低最大爆发压力和缸内燃烧温度;相对于早喷工况,EDI喷油时刻为100°CA BTDC的工况能够有效降低缸内HC及NO排放.

冷凝条件对PEMFC混合工质ORC系统性能的影响

为提高氢质子交换膜燃料电池(PEMFC)能量利用率,提出以R245fa/R123混合工质有机Rankine循环(ORC)作为冷却系统并回收PEMFC余热。使用Aspen Plus软件建立ORC混合系统模型,通过固定冷凝温度、固定冷凝压力等不同限制条件,分析了混合工质R245fa的混合质量分数对系统性能的影响。结果表明:混合比R245fa/R123=0.6/0.4的工质,在冬季工况和固定冷凝压力101.3 kPa时,余热回收率最高,分别为10.90%和11.08%;非共沸混合工质相对纯工质有较强的工况适应性,通过调整混合比,可在不同工况下充分回收PEMFC余热。

蜗壳通道面积对离心压气机性能的影响

为了探索离心压气机蜗壳通道面积对低比速离心压气机性能及内部流动畸变的影响规律,文章建立了某离心压气机三维仿真模型,对具有5种不同通道面积蜗壳的离心压气机进行了流动仿真。结果表明,蜗壳通道面积的变化导致了压气机整体性能的改变,并影响了其内部流场畸变。压气机的近堵塞点在蜗壳通道面积较小时流场畸变增大,部分叶轮通道出现超声速区域,压气机整体性能下降,堵塞流量明显降低。压气机的近喘振点在蜗壳通道面积较大时流场畸变增大,部分叶轮叶片前缘出现了大尺度回流,喘振流量增加。

国Ⅵ天然气发动机朗肯循环余热回收研究

为了提高发动机热效率,降低热负荷,文章针对玉柴某型发电用国Ⅵ天然气发动机设计了一套同时吸收发动机尾气和废气再循环系统(exhaust gas recirculation,EGR)热量的多热源水蒸汽朗肯循环余热回收系统;利用Aspen Plus软件建立了系统仿真模型,研究了不同蒸发压力和工质流量对系统效率的影响。结果表明:蒸发压力恒定时,随着工质流量增加,余热回收系统总效率先增大后缓慢减小;循环流量恒定时,随着蒸发压力的上升,余热回收系统总效率先逐渐增加后小幅度降低。针对该发动机常用工况,选取了最佳蒸发压力3 MPa和工质流量0.035 kg/s,此时系统最大净输出功率为20.26 kW,为原发动机功率的7.24%。

低比转速压气机轮毂轮缘型线多目标优化设计

对电动增压器用低比转速离心压气机轮毂轮缘进行优化设计。采用NUMECA/FINE Design 3D对压气机进行几何参数化,生成数据库样本,利用人工神经网络和遗传算法对轮毂轮缘型线进行优化,并进行流场分析。仿真结果表明,在设计转速为40000 r/min时,优化后设计点压比和效率分别提高6.59%和3.73%。

离心压气机进气流场研究及控制

对某车用增压离心压气机进行了三维数值模拟,研究了离心压气机设计点和不同转速下近喘振点进气流场,基于此提出了离心压气机进气轮盖导叶流场控制措施并进行了验证实验.研究表明:离心压气机近喘振点压力面与吸力面压力差异影响到进气流场,导致进气口轮盖附近出现与叶轮转向相反的切向速度;且从低转速到高转速,该与叶轮转向相反的切向速度逐渐增大;离心压气机设计点进气在叶片压力面和吸力面前分别形成与叶轮转向相反和相同的切向速度区域,该区域不限于轮盖附近.轮盖导叶的流动控制方法可以有效抑制近喘振点切向反速度,实验结果表明,轮盖导叶使得离心压气机整体性能得到了提高,在90 000r/min近喘振点压比提高了3.4%,效率提高了3.0%.