第6期（总第239期） 2018年12月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 6 (Serial No 239 )
Dec 2018
离心压气机非对称有叶扩压器拓稳流动方法研究
佟鼎，田红艳”，刘欣源”，何海龙’，刘莹”，邢卫东，吉建波’，李广瑞，贾晓亮
(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河北工业大学机械工程学院，天津300130；
3.中国人民解放军驻616厂军事代表室，山西大同037036）
摘要：离心压气机是涡轮增压器的核心部件，对于高压比离心压气机来讲，一般采用有叶扩压器。与无叶扩压
器相比，在相同直径比时，有叶扩压器具有更大的扩压能力和更高的效率。但是，受扩压器叶片攻角的影响，压气机非设计工况效率比无叶扩压器要低，而且压气机稳定工作范图变窄。本研究针对有叶扩压器离心压气机流动稳定性的提升，通过蜗壳非对称性对有叶扩压器内部流动的影响研究改变蜗壳喉口处对应扩压器叶片分布形式以及叶片的安装角，设计了一种非对称有叶扩压器结构，并分析了有叶扩压器内部流动特性的变化，最终道过了台架试验验证。验证结果表明：采用非对称有叶扩压器结构能够有效拓宽离心压气机的稳定工作范国，在高压比区域，较对称叶片式扩压器离心压气机流量范围提升10%左右。
关键词：压气机：有叶扩压器：流动分布：台架试验 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2018 06 003
中图分类号：TK4218：
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2018)06-0017-06
内燃机燃烧所释放的总能量中，有25%～30%
被排气所带走。涡轮增压器利用这部分能量实现对进气加压，增加进气密度，提高内燃机各项性能指标。
随着内燃机强化程度的提高，所需求的涡轮增
压器压比也不断提高，提高压比的直接效应就是叶轮进口马赫数增大，从而使工作范围变窄。传统涡轮增压离心压气机的稳定工作范围已不能满足增压内燃机工作特性线的需求，因此，拓宽高压比离心压气机的稳定工作范围，已成为高压比涡轮增压技术的主要发展方向和关键问题之一L1-4」。高压比离心压气机多米用有叶扩压器，由于扩压器通道内布置了导流叶片，因此存在小攻角来流时旋转失速的现象，相对于无叶扩压器离心压气机，稳定工作范围更窄,因此,其流动稳定性也得到国内外研究学者的广泛关注，并开展了大量的研究工作。Spakovszky[5] 研究了扩压器无叶段泄漏流对压气机的影响，结果表明叶轮出口泄漏流明显减小了压气机的稳定工作范围,并以此为基础设计自适应边界阻塞控制策略，使压气机效率提高1%。0hta"研究了有叶扩压器叶片前缘漩涡流动，结果表明，将扩压器叶片前缘设计成偏叶片底部的铺形，有利控制叶片前缘涡，提高压气机的稳定性。Hideaki通过试验研究
收稿日期：2018-01-15；修回日期：2018-06-08
广扩压器安装角及稠度对压气机性能的影响规律，林韵"探明了蜗壳非对称结构导致的离心压气机内部流场非对称性对压气机喘振的作用机理，建立了非对称无叶扩压器扩稳设计准则，有效增大了离心压气机的工作范围，
本研究针对有叶扩压器离心压气机流动稳定性的提升，通过蜗壳非对称性对有叶扩压器内部流动的影响研究，改变蜗壳喉口处对应扩压器叶片分布形式以及叶片的安装角，提出了一种非对称有叶扩压器结构，并详细分析了有叶扩压器内部流动特性的变化,最终通过台架试验进行了验证。
数值仿真模型的建立
研究对象为某高压比离心压气机，叶轮外径为
176mm，包括9支主叶片及9支分流叶片，几何模型见图1。
计算模型中包括叶轮有叶扩压器及蜗壳。有叶扩压器及蜗壳流道见图2。
计算采用CFX求解
器；为揭示周向的影响，采图1离心压气机叶轮示意
基金项目：柴油机增压技术重点实验室基金项目（6142212010101）；河北省青年基金（A2016202195）
作者简介：修鼎（1982一），男，副研究员，博士，主要研究方向为柴油机增压技术；tongding1234@163com