2016年第4期
文章编号：10094687(2016)04000106
车辆与动力技术 Vehicle & Power Technology
总第144期
车用涡轮增压器压气机叶轮多载荷应力分析
张虹，周怡，张航（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）
摘要：以某型增压器压气机叶轮为研究对象，在叶轮气动数值计算的基础上，考虑温度载荷的影响，采用单讨论气动载荷和温度载荷对压气机叶轮应力的影响．建立涡轮增压器压气机叶轮流固耦合计算方法，分析得到不同工作工况时叶轮应力分布情况和离心压气机叶轮最大等效应力发生的位置及其强度的大小，为进一步叶轮结构优化提供依据.
关键词：离心压气机；多载荷；流固耦合；应力分析
中图分类号：TK421.8
文献标识码：A
Multipleloadstressanalysisonvehicleturbocharger
compressorimpeller
ZHOU Yi,ZHANG Hang
ZHANG Hong,
(School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract: A compressor impeller of a turbocharger was studied through a strength evaluation method in this paper. Based on the aerodynamic numerical results and temperature load distribution, the stress of the impeller was analyzed using on-way multi-field coupling in the neat blocking point, the maximum eficiency point and the near surge point. The effects of aerodynamic load and temperature load on the impeller stress were discussed. The fluid-solid calculation method of the turbocharger compressor impeller was established. Through comparing the stress distribution at different working condition, the maximum equivalent stress location and the strength of the impeller were verified. The results provide the basis for a further optimization of the impeller structure.
Key words: centrifugal compressor; multi-load; multi-field coupling; stress analysis
压气机叶轮是涡轮增压器的核心部件之一，其强度直接关系到整个涡轮增压器的工作可靠性及安全性，一旦出现故障，将导致整个增压器在极短时间内损坏。随着增压器压比和转速的不断提高，叶轮的机械负荷和热负荷增加，所以对叶轮强度校核和分析变得更为重要(1-2)
实际工作中，离心压气机的运行工况随着环境条件和工作条件变化，叶轮不仅要在设计点有良好
收稿日期：2015-9-3
的强度，而且在非设计工况点也同样应该满足强度要求．由离心压气机特性及增压器运行工况特点可知，涡轮增压器运行复杂，其工作点分布在离心压气机MAP图宽广范围内．压气机流量低于或者接近喘振线时，流经压气机的气流出现强烈的振动，极易引起叶片损坏(3]．离心压气机转速越高，则温度越高，载荷越大，导致叶轮磨损越剧烈，本文分别对压气机最高转速近嘴振工况点、最高效率点
基金项目：国家自然基金项目（51375048）
作者简介：张虹（1971-），女，副教投，研究方向为内燃机增压技术万方数据