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增压器叶轮流场仿真研究

作 者: 于龙辉
导 师: 赵永胜
学 校: 大连交通大学
专 业: 车辆工程
关键词: 径流涡轮 混流涡轮 叶轮 流场分析
分类号: TK401
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 19次
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内容摘要


随着能源的大量消耗,环境保护意识地逐渐加强,对内燃机的经济性和排放指标提出了更加严格的要求,因而越来越广泛地使用增压技术。增压技术不仅是强化发动机的重要手段,也可以对减少发动机的排气污染,降低工作噪声和提高经济性发挥重要的作用。增压技术是内燃机技术上的又一次革命,迄今仍保持着方兴未艾的发展势头。通过采用涡轮增压技术,可以提高发动机气缸内的充量密度,提高发动机的平均有效压力,从而大幅度地提高了发动机的比功率和扭矩,是改善发动机经济性,减少污染排放,减低比质量,节约原材料的重要的技术措施。涡轮机是涡轮增压器的重要组成部分,将内燃机排出的废气能量转变为机械能,为压气机提供动力。本文采用CFD的方法对增压器叶轮流场进行仿真研究,节省了大量的时间,对涡轮叶轮性能的评估和预测具有指导作用。本文的研究对象属于某小型船用涡轮增压器,通过流场计算分析两种涡轮增压器的工作性能。本文使用FLUENT软件对增压器叶轮的流场进行仿真研究:在标定工况和小流量的工况下对带有涡轮壳的两种涡轮叶轮进行流场计算,根据计算结果分析两种涡轮叶轮的性能;在标定工况和小流量的工况下对两种涡轮叶轮两叶片之间进行流场计算,分析计算结果;对改变结构参数的混流涡轮叶轮在标准工况下进行流场计算,分析计算结果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题的研究背景  9-11
  1.2 径流和混流涡轮增压器现状  11-12
  1.3 CFD技术简介  12-16
    1.3.1 CFD方法  13
    1.3.2 国内主要的CFD软件  13-14
    1.3.3 涡轮叶轮的CFD求解流程  14-16
  1.4 本文主要工作  16-17
第二章 计算模拟软件及数值方法  17-24
  2.1 FLUENT软件简介  17-18
  2.2 计算模型及数值方法  18-20
  2.3 湍流模型  20-21
  2.4 应用领域  21-22
  2.5 基本控制方程  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第三章 径流和混流涡轮增压器结构研究  24-34
  3.1 涡轮特性评价指标  24-25
  3.2 径流式涡轮增压器  25-26
    3.2.1 径流式涡轮工作原理  25-26
    3.2.2 径流式涡轮优缺点  26
  3.3 混流式涡轮增压器  26-29
    3.3.1 混流式涡轮结构  27-29
    3.3.2 混流式涡轮流量特性  29
  3.4 涡轮工作机理对比  29
  3.5 涡轮性能参数  29-32
  3.6 涡轮中流动损失  32-33
  3.7 本章小结  33-34
第四章 涡轮仿真模型建立及数值模拟计算  34-42
  4.1 涡轮叶轮仿真模型建立  34-38
    4.1.1 径流式和混流式涡轮模型  34-35
    4.1.2 涡轮网格模型  35-38
  4.2 网格质量分析  38-39
  4.3 边界条件的设置  39-40
  4.4 初始条件的设置  40
  4.5 计算结果的收敛性  40-41
  4.6 本章小结  41-42
第五章 涡轮叶轮流场分析  42-77
  5.1 标定工况下流场分析  42-51
    5.1.1 整体流场分析  42-48
    5.1.2 两叶片之间的流场分析  48-51
  5.2 低转速工况下流动分析  51-67
    5.2.1 在1200rpm下流场分析  51-59
    5.2.2 在800rpm下流场分析  59-67
    5.2.3 流场分析总结  67
  5.3 不同结构参数的混流涡轮叶轮流动分析  67-76
    5.3.1 径向放大流场分析  68-72
    5.3.2 轴向放大流场分析  72-76
    5.3.3 流场分析总结  76
  5.4 本章小结  76-77
结论与展望  77-78
参考文献  78-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 一般性问题 > 理论
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