廢氣渦輪增壓器葉片模態(tài)特性的探究

殷 勍，易圣先

（中北大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，山西 太原 030051）

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隨著現(xiàn)代社會(huì)對于能源緊張問題的認(rèn)識(shí)越來越深刻，以及我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的逐步推行，廢氣渦輪增壓器以其自身增加功率和扭矩并減小排放的優(yōu)勢，在機(jī)動(dòng)車上已得到越來越廣泛的應(yīng)用。如何設(shè)計(jì)出更穩(wěn)定的廢氣渦輪增壓器已成為各大汽車廠商追逐的技術(shù)目標(biāo)。

增壓器的核心是其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由廢氣渦輪、壓氣機(jī)葉輪、轉(zhuǎn)子軸及軸承構(gòu)成。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出的帶有高能量的尾氣推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)子軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將空濾帶來的新鮮空氣壓縮后送入氣缸之中，增大氣缸中的空氣密度，進(jìn)而提高效率。由于廢氣渦輪增壓器固有的遲滯效應(yīng)，常常被人們詬病反應(yīng)速度慢，故近年來對其葉輪葉片的性能改善成為了研究熱點(diǎn)。葉輪尺寸、材料、角度等是影響廢氣渦輪增壓器效率的重要因素。

在增壓器葉片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)由于振動(dòng)而導(dǎo)致葉片損壞的現(xiàn)象。究其原因是由于葉片較薄以及過度的前掠或后掠，使其重心偏離葉根截面中心，在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的離心力和不均勻流場造成葉片升力變化，激發(fā)了葉片振動(dòng)，當(dāng)激振力的頻率與葉片的固有頻率相等或成整數(shù)倍時(shí)，葉片就會(huì)發(fā)生共振［1］，引起葉片損壞，甚至造成難以挽回的損失。因此，對渦輪增壓器葉片進(jìn)行模態(tài)特性研究，可為防止其產(chǎn)生共振及其下一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下較好的基礎(chǔ)。……