壓氣機(jī)流道截面形狀對(duì)某型號(hào)增壓器效率的影響

山西中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 李沐恒 董小瑞 王艷華

1 引言

增壓器壓氣機(jī)通常采用鋁合金鑄造成型，壓氣機(jī)流道由曲率變化不一的曲面組成。本文主要利用NUMECA軟件對(duì)流道截面分別為圓形和類橢圓形的某型號(hào)增壓器壓氣機(jī)進(jìn)行分析，并結(jié)合該型號(hào)增壓器壓氣機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出流道截面分別為圓形和類橢圓形對(duì)該型號(hào)增壓器效率的影響。

2 不同截面壓氣機(jī)蝸殼設(shè)計(jì)

參照某型號(hào)壓氣機(jī)截面為類橢圓形的增壓器，設(shè)計(jì)出流道截面形狀為圓形的壓氣機(jī)蝸殼。在設(shè)計(jì)過程中保證除截面形狀外的其他性能參數(shù)不變。

2.1 流道設(shè)計(jì)

流道的截面積、半徑R、A/R值，如表1所示。

表1 兩種流道截面的壓殼設(shè)計(jì)對(duì)比

2.2 壓氣機(jī)蝸殼流道截面畫法

（1）流道截面為圓形，其截面圖畫法如圖1所示。

圖1 1～330°圓形流道截面圖

（2）流道截面為類橢圓形，如圖2所示。

圖2 1～300°流道截面圖

3 利用NUMECA軟件對(duì)流道截面分別為圓形和類橢圓形的壓氣機(jī)效率進(jìn)行計(jì)算比較

（1）用NUMECA中IGG模塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖 3、4。

圖3 圓形流道網(wǎng)格

圖4 類橢圓流道網(wǎng)格

劃分網(wǎng)格后，圓形流道的網(wǎng)格數(shù)：1396754；最小正交性：5.24。類橢圓流道的網(wǎng)格數(shù)：1439494；最小正交性：10.07。

可以看出兩種流道的體積相差并不大，而光順性方面圓形流道略有優(yōu)勢(shì)。

（2）經(jīng)過計(jì)算之后，將數(shù)據(jù)繪制成壓氣機(jī)特性圖，如圖5所示。

圖5 兩種壓氣機(jī)流道的特性圖

4 臺(tái)架試驗(yàn)

對(duì)流道截面為圓形的渦輪增壓器的壓氣機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表2，特性圖如圖6。

表2 圓形流道截面的臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖6 圓形壓氣機(jī)流道的特性圖

5 結(jié)論

利用UG畫出三維圖形，然后通過NUMECA軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，模擬出流道截面分別為圓形和類橢圓形的增壓器壓氣機(jī)效率，同時(shí)通過繪制壓氣機(jī)效率曲線圖，最后利用臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，可以看出在其他參數(shù)一定的情況下圓形截面形狀的效率較高。