径流/混流涡轮性能及流动损失机理对比

针对径流涡轮高效运行域相对狭窄,无法适应发动机变海拔运行时对涡轮宽域高效运行范围的需求问题,结合试验和仿真方法对比分析了相同流通能力的径流涡轮与混流涡轮的性能特征与流动损失机理,结果表明:混流涡轮效率较径流叶轮全工况下平均提高4.5%,且混流涡轮性能随着负荷变化的趋势更为平缓,全工况下效率变化范围较径流叶轮下降30%~50%.损失分布研究表明,混流涡轮在叶尖附近区域损失较径流叶轮下降约60%.流动机理分析表明,不同负荷下混流叶轮的气流角分布更为均匀,尤其是低负荷时叶尖附近的气流角较径流叶轮明显降低,叶尖泄漏涡的尺寸和造成的损失大幅下降,因而混流涡轮的低负荷涡轮性能明显改善,变工况适应性有效提高.

船用柴油机涡轮预测模型建模及工作过程耦合分析

针对目前船用增压器计算模型把涡轮简化为当量喷嘴而不考虑涡轮内流动的不足,基于涡轮内流动相关几何特征参数建立预测模型,该模型考虑了涡轮不同部位流动的差异,具有更强的预测能力。采用Simulink建立涡轮一维预测仿真模型,并基于GT-Power/Simulink对某型船用柴油机的工作过程进行耦合分析。仿真结果显示,采用涡轮预测模型后,整机工作过程计算模型仿真结果和实际更为吻合,能更好地指导工作过程优化和增压器匹配。

带喷嘴双通道混流涡轮的性能及流动损失机理

研究了带喷嘴双通道蜗壳的混流涡轮在不同进气条件下的涡轮性能,对比分析了近叶根进气和近叶尖进气两种部分进气工况下的流场分布,探讨了不同进气工况下的流动损失机理.结果表明:近叶尖进气和近叶根进气两种工况的流通能力相同,但后者效率高1.5%~2.5%.损失分布分析表明,近叶尖进气和近叶根进气工况下蜗壳内流动损失基本一致,但前者喷嘴内损失较高,而后者叶轮内的损失高.流场分析表明,近叶尖进气时喷嘴进口气流攻角过大导致吸力面前缘发生高强烈流动分离而产生大范围高熵增,而近叶根进气时叶轮通道内产生大尺度的“旋风涡”并产生高熵增.这两个流通部件内的流场特征差别是不同进气条件下涡轮性能差异的产生机制.该研究为带有双通道蜗壳的涡轮气动优化设计提供了理论基础.

基于增压发动机耦合仿真的涡轮性能预测模型研究

针对发动机排气管来流条件下涡轮一维性能预测模型进行深入研究,建立脉动与空间不均匀来流条件下涡轮性能预测模型,该模型预测得到的涡轮流通能力与试验误差小于2.0%。将该模型与发动机性能预测模型耦合,开发增压发动机自主性能仿真软件,试验验证结果表明发动机整机的性能预测误差小于3.5%。基于该模型,进一步构建了涡轮与发动机耦合匹配方法,并通过双通道涡轮几何优化设计,实现了发动机功率提升2.7%,同时燃油消耗率降低1.6%。