第4期（总第231期） 2017年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 4(Serial No 231)
Aug2017
增压器涡轮箱热-结构强度分析及试验验证
龙鑫，陈少林，靳鹏，刘朝峰，刘艳东，张涛
（湖南天雁机械有限责任公司技术中心，湖南衡阳421005）
摘要：为了能够直接验证热-结构耦合仿真计算的精确性，以某型增压器涡轮箱为研究对象，运用CFD分析软
件与FEA分析软件同步耦合仿具计算涡轮端温度场，然后将求解得到的温度场节点温度赋给结构分析模型，再求解涡轮箱模型的热应力。在发动机台架上运行增压器，发动机运行时采用与增压器CFD仿真计算相同的边界参数，采用红外热像仪测定考繁区战的温度场分布，通过非接融式应变测量系统测定考繁区域的应变分布，提取考察区域标记考察点的温度及应变结果，并与仿真计算的温度及应变结果进行对比分析，结果表明，采用热-结构耦合分析方法求解的涡轮箱温度和应变精度能满足工程设计要求。
关键词：涡轮箱；温度场；应变；结构强度；仿真 DOI:10 3969/jissn 1001-2222 2017 04 011
中图分类号：TK4235：
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)04-0053-06
增压器是一种压缩新鲜空气进人气缸提升发动机动力的装置。研究涡轮箱的温度场分布和应力分布情况可以有效预测涡轮箱的热-机械疲劳寿命，降低涡轮箱开裂的风险，提高涡轮箱的耐久可靠性。涡轮箱失效最主要的方式是热应力，其次是蠕变和氧化，因此研究涡轮箱热应力是当前病轮箱设计研究的重要工作。近几年来国内外科技工作者致力于热应力方面的研究-4，热-机械应力分析理论及热机械疲劳理论都得到了长足的进步，其中疲劳分析理论Sehitoglu方法已运用到工程实践中[5-7。霍尼韦尔公司（Honeywell）、美国材料与试验协会(ASTM)及其他科研人员对增压器涡轮箱热-机械疲劳方面进行了深入的研究[8-16]。
涡轮端分析模型的建立
增压器病轮端瑞模型包括流体模型与固体模型：其中固体模型分为热分析模型与结构分析模型，包括涡轮箱、涡轮、放气阀门、简化的排气歧管及排气管、预紧螺丝等，流体模型包括涡轮端流道、涡轮、放
气阀门等组成的封闭腔体， 1.1涡轮端分析模型的离散
涡轮端流体模型（见图1)总体上可分为旋转域与静止域，局部可以分为一个旋转域和一个固定域。旋转域命名为RotFluid,旋转域的边界层初始值为
收稿日期：2017-01-14；修回日期：2017-04-11
001mm,共设置10层,增长率为12,旋转域网格数为2103642个。静止域流道人口段，命名为 Housing_Fluid,边界层初始值为O02mm，共设置 10层，增长率为13，静止域网格数为836587个。
由图2可见，涡轮端的模型组件由简化的排气歧管、涡轮箱、涡轮转子、放气阀门、简化的排气管组成，该模型全部采用二阶四面体单元。
图1CFD仿真计算模型图2涡轮端有限元离散模型
作者简介：龙鑫（1983一），男，工程师，主要研究方向为汽车车用涡轮增压器；hntylx@163ecom。