壓氣機流道截面形狀對某型號增壓器效率的影響

山西中北大學機械與動力工程學院 李沐恒 董小瑞 王艷華

1 引言

增壓器壓氣機通常采用鋁合金鑄造成型，壓氣機流道由曲率變化不一的曲面組成。本文主要利用NUMECA軟件對流道截面分別為圓形和類橢圓形的某型號增壓器壓氣機進行分析，并結合該型號增壓器壓氣機臺架實驗數據，總結出流道截面分別為圓形和類橢圓形對該型號增壓器效率的影響。

2 不同截面壓氣機蝸殼設計

參照某型號壓氣機截面為類橢圓形的增壓器，設計出流道截面形狀為圓形的壓氣機蝸殼。在設計過程中保證除截面形狀外的其他性能參數不變。

2.1 流道設計

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計對比

2.2 壓氣機蝸殼流道截面畫法

（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軟件對流道截面分別為圓形和類橢圓形的壓氣機效率進行計算比較

（1）用NUMECA中IGG模塊進行網格劃分，如圖 3、4。

圖3 圓形流道網格

圖4 類橢圓流道網格

劃分網格后，圓形流道的網格數：1396754；最小正交性：5.24。類橢圓流道的網格數：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勢。

（2）經過計算之后，將數據繪制成壓氣機特性圖，如圖5所示。

圖5 兩種壓氣機流道的特性圖

4 臺架試驗

對流道截面為圓形的渦輪增壓器的壓氣機進行臺架試驗，數據如表2，特性圖如圖6。

表2 圓形流道截面的臺架試驗數據

圖6 圓形壓氣機流道的特性圖

5 結論

利用UG畫出三維圖形，然后通過NUMECA軟件進行網格劃分，模擬出流道截面分別為圓形和類橢圓形的增壓器壓氣機效率，同時通過繪制壓氣機效率曲線圖，最后利用臺架試驗進行實物驗證，可以看出在其他參數一定的情況下圓形截面形狀的效率較高。