渦輪增壓器仿真分析能力的增強(qiáng)

由于渦輪增壓能提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，從而可減少排放，因而它先是在轎車柴油機(jī)上，近年來又在小型汽油機(jī)上取得顯著的市場(chǎng)增長(zhǎng)。多渦輪增壓、可變幾何截面、廢氣旁通閥、廢氣旁通人進(jìn)氣歧管，以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，伴隨著擁擠的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)較高的工作溫度（汽油機(jī)超過1 000℃），這些都對(duì)從事動(dòng)力總成、發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布置和標(biāo)定的工程師們提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為了解決與渦輪增壓技術(shù)相關(guān)的熱流體結(jié)構(gòu)問題，CD-adapco公司利用其旗艦計(jì)算流體力學(xué)設(shè)計(jì)程序STAR-CCM＋軟件，開發(fā)了一系列解決方案。由于受組裝條件的制約，因而很難做到將理想的均勻氣流送人壓氣機(jī)，這就會(huì)對(duì)特性曲線圖譜產(chǎn)生不利的影響。STAR-CCM＋軟件可以對(duì)非理想狀態(tài)下的進(jìn)氣幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，并與理想的均勻進(jìn)氣狀態(tài)作對(duì)比。這樣就能對(duì)幾種可供選擇的管道布置及其對(duì)壓氣機(jī)性能的影響進(jìn)行快速評(píng)估。

傳熱對(duì)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來說是1個(gè)重要問題。熱量從渦輪傳遞到壓縮機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能是不利的。在發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)運(yùn)行時(shí)（例如：在不再有任何氣流通過壓氣機(jī)或渦輪的切斷情況下），熱量從高熱的渦輪傳出，不僅對(duì)渦輪增壓器，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的其他部件都會(huì)造成潛在的損害。非金屬部件和子系統(tǒng)，如電氣接插件、接線線束、橡膠件和復(fù)合材料部件都特別容易被損壞。STAR-CCM＋軟件具有強(qiáng)大的配對(duì)傳熱模擬能力，能模擬整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的瞬態(tài)氣流和熱場(chǎng)（包括熱流），同樣還能對(duì)將會(huì)發(fā)生損壞的最壞情況作出快速評(píng)估。最后，渦輪增壓器的高頻噪聲可能會(huì)對(duì)車內(nèi)乘客和車外人員產(chǎn)生侵?jǐn)_，尤其是在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)。STAR-CCM＋軟件能夠計(jì)算來源于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，以及它與其他部件交互作用產(chǎn)生的噪聲，并能確定現(xiàn)場(chǎng)的聲壓級(jí)。高科技軟件仿真分析能力的增強(qiáng)正在推動(dòng)21世紀(jì)渦輪增壓器技術(shù)的開發(fā)。