第6期（总第227期） 2016年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 6(Serial No 227)
Dec 2016
双面叶轮离心压气机内部流动特性研究
鼎”，徐思友’，杨策”，刘莹’，张俊跃"，张继忠
(1.中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，天津300400；2.北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）
摘要：针对双面叶轮离心压气机的叶轮内部流动特性进行了研完，通过台架试验对单、双面离心压气机进行了对比分析,验证了CFD仿真模型的正确性。并在此基础上详细探讨了双面叶轮出口处流动的掺混特性以及机厘处理对双面离心压气机内部流动结构的影响。结果表明：双面离心压气机较单面压气机流量范国有了较大的提升，双面叶轮压气机扩压器内流动呈现极大的不对称性，从而导致了叶轮出口处的掺混效应。机匣处理装置可以使双面离心压气机处在良好的并行工作状态，对改善压气机性能有很重要的作用。
关键词：压气机；双面叶轮；流动特性；机厘处理；台架试验 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2016 06 013
中图分类号：TK4218文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)06-0067-05
双面叶轮离心压气机的叶轮是由传统单面叶轮背靠背连接组成，具有流量范围宽、体积小、瞬态性能好的特点，该结构类似于水轮机中的双吸录结构1-3].而且该叶轮在航空发动机上也曾得到短暂的应用。目前，双面离心压气机叶轮已经应用到了车用小型涡轮增压器上[4-5]，与单面叶轮相比，在流通能力相同的条件下双面叶轮的直径减小了将近 30%，能够使涡轮工作在最佳速比附近，实现压气机和涡轮的良好匹配，因此，双面叶轮离心压气机在涡轮增压领域具有广泛的应用前景。
双面叶轮压气机的设计与常规增压器压气机设计相比有非常大的差别，主要体现在双面叶轮采用背靠背布置方式，两个叶轮要共享扩压器与蜗壳流通通道，并且具有独立的进口。与单面离心压气机相比，双面离心压气机内部流动更为复杂，包括扩压器内部流动的掺混，压气机进口流动的畸变性等目前，对于传统单面离心压气机内部流动已经开展了众多的研究L6-14」，而针对双面叶轮压气机内部流动结构的研究较少。马娟等人[15]采用数值模拟方法研究了双面叶轮两侧叶片周向位置及两侧叶片进口总压差对叶轮性能及叶轮出口气流流动特性的影响。研究结果表明：双面叶轮两侧叶片相对周向位置对叶轮级性能影响较小，但对扩压器对称面处气流速度分布影响较大。杨策采用数值方法对非均衡进口条件下双面离心叶轮的流动特性进行研
收稿日期：2016-06-18；修回日期：2016-11-30
究，探讨了进口条件存在差异的情况下对扩压器损失分布的影响。本研究在试验的基础上，针对双面
叶轮压气机内部流动问题开展了相应的研究。 1双面叶轮离心压气机特性试验研究
为了获得双面压气机总体特性变化以及与单面叶轮相比流量范围的提升程度，首先针对同一叶型的单、双面叶轮进行了试验对比分析。
图1示出了单、双面离心压气机叶轮示意。叶轮直径为70mm，单面由10支全长叶片组成，双面叶轮为单面完全镜像结构。
图1单、双面离心压气机叶轮示意
图2与图3分别示出了增压器试验布置示意及增压器试验台架。试验系统由4个子系统组成，分别是空气管路系统、燃油系统、润滑系统和控制系统。其中空气管路系统引导空气在试验台中运行，主要完成压气机出口气源调控、燃烧室进口气源调
基金项目：柴油机增压技术重点实验室基金项目(61422120101162212001）2016年度案油机增压技术重点实验室发展基金作者简介：修鼎（1982—），男，副研究员，博士，主要研究方向为柴油机增压技术；tongding1234@163com。