结构参数对增压器压气机气动噪声影响特性研究

摘要

现代涡轮增压技术能极大提高发动机的整体性能，已成为发动机技术不可或缺的一部分。有研究表明，装载有增压器的发动机相比于自然吸气式发动机噪声更为明显。作为涡轮增压器核心部件，压气机的气动噪声决定了涡轮增压器总噪声级。因此，关于压气机气动噪声的产生机理分析和研究，对涡轮增压器的降噪和改善汽车NVH性能以及乘坐舒适性具有重要的实际意义。
　　本课题以湖南省科技重大专项(2014FJ1013)为依托，以某乘用车发动机搭载的小型涡轮增压器压气机为研究对象，基于湍流数值模拟和声比拟方法，研究压气机的叶片数和叶尖间隙对压气机流场及噪声的影响，论文的主要研究工作和创新之处如下：
　　(1)建立了涡轮增压器压气机数值模拟模型，以稳态计算结果为基础，分析了压气机流场和宽频噪声，研究结果表明：压气机叶片部分，压力分布梯度均匀，叶片流道设计合理；叶尖处没有压力突变，叶尖间隙较小；整个压气机没有明显的回流现象，压气机设计合理；在压气机的蜗壳及扩压器上的声功率分布整体上比叶轮区域低，声源主要分布在叶轮出口处;
　　(2)在压气机稳态计算结果的基础上，对压气机流场进行了瞬态大涡模拟计算，开启FW-H方程的声类比噪声模型计算压气机叶片通过噪声，分析了压气机进口通过噪声的频谱图;
　　(3)研究分析压气机在相同转速下，不同叶尖间隙和叶片数对压气机流量、流场、宽频噪声和通过噪声的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．2．1 增压器技术发展概况

1．2．2 增压器分类及其结构

1．2．3 增压器压气机流场特性研究概况

1．2．4 增压器压气机气动噪声特性研究概况

1．3 主要研究内容

第2章 压气机数值模拟基本理论

2．1 计算流体力学基本理论

2．1．1 流体控制方程

2．1．2 湍流模型和壁面函数

2．1．3 壁面函数

2．1．4 边界条件和初始条件设定

2．2 声学基本理论

2．2．1 气动声源分类

2．2．2 噪声分析方法

2．3 本章小结

第3章 压气机流场与噪声计算分析

3．1 数值模拟前处理

3．1．1 压气机的工作原理

3．1．2 压气机几何模型

3．1．3 压气机流道

3．2 压气机流道有限元模型

3．3 CFD软件Fluent简介

3．4 Fluent相关参数设定

3．5 压气机流场分析

3．5．1 压气机整体流场分析

3．5．2 转子区域流场分析

3．6 压气机气动噪声分类

3．6．1 叶片通过噪声

3．6．2 涡流噪声

3．7 压气机宽频噪声预测分析

3．8 压气机通过噪声预测与实验验证

3．8．1 压气机通过噪声预测分析

3．8．2 压气机离散噪声实验验证

3．9 本章小结

第4章 叶尖间隙对压气机流场及声场的影响

4．1 叶尖间隙对压气机流动特性的影响

4．1．1 压气机叶尖间隙与流量的关系

4．1．2 叶尖间隙与压气机压力场的关系

4．1．3 叶尖间隙与压气机速度场的关系

4．2 叶尖间隙对压气机噪声特性的影响

4．2．1 叶尖间隙与压气机宽频噪声的关系

4．2．2 叶尖间隙与压气机通过噪声的关系

4．3 本章小结

第5章 叶片数对压气机流场和噪声的影响

5．1 叶片数对压气机流动特性的影响

5．1．1 叶片数与压气机流量的关系

5．1．2 叶片数与压气机压力场的关系

5．1．3 叶片数与压气机速度场的关系

5．2 叶片数对压气机噪声特性的影响

5．2．1 叶片数与压气机宽频噪声的关系

5．2．2 叶片数与压气机通过噪声的关系

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的论文

致谢