第6期（总第233期） 2017年12月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No (Serial No 233)
Dec 2017
VT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研穷
陈钢”，刘毅”，朱爱国’，闫健菲”，王祺”，刘未隆”，曹立峰
（1天津北方天力增压技术有限公司，天津300405；
00000
摘要：采用Fine/Turbo软件对某可变截面涡轮增压器涡轮级进行数值模拟及流场分析。介绍了VGT涡轮增行了对比。结果表明,采用VGT数值模拟和流场分析的方法对VGT增压器性能进行预测是可行的，可以满足增压器多方策性能优化选型需求
关键词：可变截面涡轮增压器；涡轮；流场分析数值模拟 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 06 016
中图分类号：TK41352
2文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)06-0079-05
涡轮增压技术是现代发动机提高功率、满足排放法规的技术手段之一，涡轮增压器与发动机的良好配是发挥增压器优势的重要环节。近年来，随着发动机排放要求的逐步提升，发动机对于与之相见配的涡轮增压器提出了新的要求，病轮增压器低速扭矩增加，高速性能进一步优化，而传统WGT增压器由于增压器涡轮箱通道面积固定，低速扭矩较低，在一些对于低速扭矩有特殊要求的设计工况下，已经很难适应发动机匹配要求。为此在传统增压器基础上，开发了可变截面涡轮增压器（VGT增压器），涡轮流通能力可以通过可调喷嘴叶片进行调节。在涡轮进口处设计可调喷嘴叶片机构，通过调整可调喷嘴叶片的角度，控制流过涡轮叶片燃气的流量和流速，从而控制涡轮的转速
可变截面涡轮系统能显著改善发动机中低速的
增压速度，当发动机低转速排气压力较低时，喷嘴叶片为小开度状态，根据流体力学原理，此时导入涡轮处的空气流速就会加快，从而可以更容易推动涡轮转动，有效减轻涡轮迟滞的现象，改善发动机低转速时的扭矩提升响应时间和加速能力。而随着发动机转速的提升和排气压力的增加，喷嘴叶片也逐渐增大打开的角度，在全负简状态下，片则保持全开的状态，减小了排气背压，从而达到一般大涡轮的增压效果。可调截面涡轮增压器的使用可以满足发动机全工况匹配要求[1-4]。
由于VGT技术的使用，涡轮增压器涡轮端的收稿日期：2017-06-01；修回日期：2017-12-21
设计难度将大大提升，除去传统的涡轮设计外，增加了喷嘴叶片与涡轮的匹配设计，涡轮端的性能试验也增加了喷嘴叶片不同开度下的MAP测试。
近年来随着CFD仿真技术的发展，国内对于增压器的性能预测有了长足的进步,增压器的配机过程已从传统的单一试验验证，正在向预测分析结合试验验证的趋势转变，准确的性能预测是其中的关键环节。
本研究以一实例介绍VGT涡轮增压器涡轮端建模及分析过程，涡轮端模型选用涡轮、喷嘴叶片和涡轮箱的整机模型，完整体现涡轮增压器的结构，最后通过涡轮端的实测数据与模拟结果进行对比分析,确定VGT增压器涡轮端整机性能模拟的方法[5-9]。
1仿真模型的建立 1.1几何建模
本研究选用某VGT涡轮增压器（见图1)作为研究对象，其涡轮级包含涡轮叶轮、喷嘴叶片及涡轮箱（壳）。涡轮叶轮进口直径47.5mm，trim值为 075，可调喷嘴叶片选用气动设计，实现了喷嘴叶片与涡轮的良好匹配。
三维仿真模型的建立采用PROE软件，按照 CFD软件的建模需求，建立了曲面模型，包括涡轮叶片及可调喷嘴叶片的曲面模型、涡轮端轮毂及轮罩通道曲线模型(见图2)。
作者简介：陈钢（1976—），男，研究员，主要研究方向为涡轮增压器两轮设计、仿真与优化：bqe_2003@163eom