高增壓比增壓器氣動(dòng)噪聲仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著廢氣渦輪增壓器在內(nèi)燃機(jī)上的廣泛應(yīng)用，內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性等都得到進(jìn)一步提高，而增壓器帶來(lái)的噪聲與振動(dòng)問(wèn)題也日益受到關(guān)注，因此對(duì)渦輪增壓器壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的研究分析及優(yōu)化，對(duì)壓氣機(jī)性能提升和噪聲控制都具有重要的意義。本論文以某型號(hào)船用渦輪增壓器壓氣機(jī)為研究對(duì)象，在整理和總結(jié)國(guó)內(nèi)外對(duì)于渦輪增壓器流場(chǎng)及聲場(chǎng)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)整周數(shù)值模擬方法，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行三維、粘性、可壓縮的流場(chǎng)數(shù)值分析以及氣動(dòng)噪聲的仿真預(yù)測(cè)，并通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量進(jìn)一

2、步分析其噪聲的頻譜特性及機(jī)理，最后針對(duì)性的進(jìn)行壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高壓氣機(jī)性能。
　　本文首先利用三維建模軟件建立了壓氣機(jī)的三維實(shí)體模型，并借助ANSYS FLUENT軟件平臺(tái)，分成多個(gè)區(qū)域?qū)簹鈾C(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了三維、穩(wěn)態(tài)、粘性、可壓縮的數(shù)值仿真，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析了不同工況下壓氣機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)特性及其變化規(guī)律，詳細(xì)分析研究了壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器以及蝸殼內(nèi)的氣體壓力、馬赫數(shù)等狀態(tài)參數(shù)的分布規(guī)律以及成因。
　　壓氣機(jī)聲場(chǎng)主要通過(guò)

3、寬帶噪聲法和聲類比法來(lái)分析壓氣機(jī)的噪聲分布規(guī)律及其產(chǎn)生機(jī)理。寬帶噪聲法是基于定常流場(chǎng)分析，根據(jù)定常流動(dòng)數(shù)值模擬分析不同工況下寬帶噪聲源的分布特征。聲類比法的分析則是基于非定常流場(chǎng)的數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)比不同工況下壓氣機(jī)內(nèi)不同位置觀測(cè)點(diǎn)離散噪聲頻譜，分析其頻譜特性和形成機(jī)理。開(kāi)展了渦輪增壓器的輻射噪聲測(cè)量工作，根據(jù)所測(cè)結(jié)果分析了渦輪增壓器輻射噪聲的主要組成部分和頻譜特性，并且分析了隨著工況的變化渦輪增壓器輻射噪聲成分的變化。
　　在流場(chǎng)

4、和聲場(chǎng)的數(shù)值仿真以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，對(duì)于壓氣機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)通過(guò)增加自循環(huán)機(jī)匣結(jié)構(gòu)，分析了自循環(huán)機(jī)匣結(jié)構(gòu)對(duì)壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)影響，設(shè)計(jì)了不同幾何參數(shù)的自循環(huán)機(jī)匣，以葉輪靜壓比和擴(kuò)壓器靜壓恢復(fù)系數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析了自循環(huán)機(jī)匣幾何參數(shù)中的后槽寬度對(duì)壓氣機(jī)性能的影響。
　　通過(guò)本文的相關(guān)研究，拓寬和加深了對(duì)于壓氣機(jī)流動(dòng)數(shù)值模擬方法的認(rèn)識(shí)，詳細(xì)研究了壓氣機(jī)內(nèi)流動(dòng)分布、流動(dòng)特性以及形成機(jī)理，對(duì)比了不同工況下的壓氣機(jī)流動(dòng)的變化，分析闡述了氣動(dòng)噪聲