基于螺旋贝壳仿生的发动机增压器涡轮蜗壳设计提升涡轮性能

• Published in: 农业工程学报 Vol. 34; no. 19; pp. 60 - 65
• Main Authors: 吴娜, 张克松, 王希波, 马云海
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 山东交通学院汽车工程学院,济南,250357%吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春,130022 01.10.2018
• Subjects: 涡轮效率; 流通能力; 设计; 螺旋贝壳; 试验; 涡轮蜗壳; 仿生
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.19.008

TB17; 增压器蜗壳性能直接影响增压器整体效率和性能.通过降低蜗壳内腔流动阻力、减少蜗壳能量损失对提高增压器效率和性能具有重要意义.海洋螺旋形贝壳在进化过程中形成了减少流体阻力、降低运动过程中流体能量损耗的结构特征.该文以螺旋贝壳为仿生原型,通过逆向工程技术获取贝壳内腔数据,在几何分析的基础上提取内腔截面部分数据作为仿生蜗壳设计原始数据,并完成数学建模.通过数据优化得到增压器涡轮蜗壳仿生设计截面曲线,实现蜗壳仿生曲面设计.建立原型增压器和仿生增压器计算模型,在原型增压器仿真模型与台架试验吻合较好的条件下,采用流体力学软件对原型及仿生优化增压器涡轮效率、流通特性及蜗壳内流态等性能进行仿真分析.结果表明,涡轮流通能力不变情况下,仿生蜗壳使涡轮效率提升3％,最大可提升5％以上;流场分析结果表明,仿生优化蜗壳减小蜗壳壁面附近的流动损失和流道内气流摩擦,壳内流动平稳均匀,无旋流,是涡轮效率明显提高的根源.本文所采用的方法对增压器涡轮性能的提升显著,可以为汽车和农业机械涡轮增压系统设计和优化提供参考和借鉴.