高增壓比增壓器氣動噪聲仿真與實驗研究.pdf

1、隨著廢氣渦輪增壓器在內(nèi)燃機上的廣泛應(yīng)用，內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性和排放特性等都得到進一步提高，而增壓器帶來的噪聲與振動問題也日益受到關(guān)注，因此對渦輪增壓器壓氣機氣動性能的研究分析及優(yōu)化，對壓氣機性能提升和噪聲控制都具有重要的意義。本論文以某型號船用渦輪增壓器壓氣機為研究對象，在整理和總結(jié)國內(nèi)外對于渦輪增壓器流場及聲場研究的基礎(chǔ)上，通過整周數(shù)值模擬方法，對研究對象進行三維、粘性、可壓縮的流場數(shù)值分析以及氣動噪聲的仿真預(yù)測，并通過試驗測量進一

2、步分析其噪聲的頻譜特性及機理，最后針對性的進行壓氣機結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高壓氣機性能。
　　本文首先利用三維建模軟件建立了壓氣機的三維實體模型，并借助ANSYS FLUENT軟件平臺，分成多個區(qū)域?qū)簹鈾C內(nèi)部流動進行了三維、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內(nèi)部的流動特性及其變化規(guī)律，詳細(xì)分析研究了壓氣機葉輪、擴壓器以及蝸殼內(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。
　　壓氣機聲場主要通過

3、寬帶噪聲法和聲類比法來分析壓氣機的噪聲分布規(guī)律及其產(chǎn)生機理。寬帶噪聲法是基于定常流場分析，根據(jù)定常流動數(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的數(shù)值模擬，通過對比不同工況下壓氣機內(nèi)不同位置觀測點離散噪聲頻譜，分析其頻譜特性和形成機理。開展了渦輪增壓器的輻射噪聲測量工作，根據(jù)所測結(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

4、和聲場的數(shù)值仿真以及實驗測量的基礎(chǔ)上，對于壓氣機的改進設(shè)計通過增加自循環(huán)機匣結(jié)構(gòu)，分析了自循環(huán)機匣結(jié)構(gòu)對壓氣機內(nèi)部流動影響，設(shè)計了不同幾何參數(shù)的自循環(huán)機匣，以葉輪靜壓比和擴壓器靜壓恢復(fù)系數(shù)作為評價標(biāo)準(zhǔn)，分析了自循環(huán)機匣幾何參數(shù)中的后槽寬度對壓氣機性能的影響。
　　通過本文的相關(guān)研究，拓寬和加深了對于壓氣機流動數(shù)值模擬方法的認(rèn)識，詳細(xì)研究了壓氣機內(nèi)流動分布、流動特性以及形成機理，對比了不同工況下的壓氣機流動的變化，分析闡述了氣動噪聲