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增压器多工况优化设计及扩稳增效

合肥工业大学
  • 所属领域: 零部件,发动机,涡轮/增压器,涡轮增压器,涡轮增压器零部件
  • 关键字: 增压;压气机;扩稳;增效

简介:1,增压器多工况优化设计。基于内燃机或者燃料电池对增压器非设计工况性能需求,提出了基于设计工况和非设计工况流场偏差分析的新方法,为叶轮机械非设计工况流场分析提供了新的思路和优化设计指导。2,基于上述优化设计方法提出了多种有效增压器扩稳增效措施。申请5项发明专利,其中2项已授权,可以为内燃机高压比增压器及氢燃料电池电动增压器扩稳增效提供有力支撑。

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节能与减排技术是车用内燃机研究的重点和关键。利用增压技术提高发动机进气压力,缩小发动机排量,是车用发动机节能和CO2减排的关键技术之一。对于车用发动机,特别是在市区运行时,经常工作在部分负荷工况,此时离心压气机工作在低压比、小流量等非设计工况,严重影响了增压发动机低速工况的动力性和经济性。提高离心压气机小流量区域的压比和效率,对内燃机动力性及节能减排均具有重要意义。

提高离心压气机小流量区域的压比和效率对氢燃料电池增压也具有重要意义。由于对低转速下压比的需求,燃料电池往往匹配在喘振线附近。提高离心压气机小流量区域的压比和效率,是提高氢燃料电池效率和功率的有效手段。

三维多工况优化设计方法具有较好的工程价值,但是它是一种“黑箱”式的优化,依赖于优化者的经验选取优化变量,不能指导离心压气机设计及流动控制。车用增压器离心压气机中应用较为广泛的流动控制措施主要是机匣处理,该措施对拓宽离心压气机稳定工作范围具有较为明显的效果,但是对提高小流量工况的效率及压比不具有明显的改善作用。

“偏差流场”分析方法直接对非设计工况与设计工况流场之间的偏差进行分析,通过抑制偏差流场来使得非设计工况流场靠近设计工况的理想流场,提高离心压气机非设计工况性能。项目组根据上述研究方法提出了“进气轮盖导叶”等多种流动控制方法,并获得了发明专利。根据初步试验结果,该流动控制措施可以有效提高离心压气机非设计工况的压比和效率,具有良好的工程应用前景。


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