渦輪增壓壓氣機(jī)葉輪的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

葉 濤，陳 飛

（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070）

1 前言

隨著節(jié)能環(huán)保要求的日益增高，渦輪增壓器越來(lái)越廣泛地使用在汽車上。對(duì)于相同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用渦輪增壓可顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，提高燃油利用率，降低排放。壓氣機(jī)作為渦輪增壓器的核心部件，其性能的好壞對(duì)增壓效果有重要影響。近年來(lái)，汽車向小排量發(fā)展，這對(duì)壓氣機(jī)氣動(dòng)性能提出了更高的要求。對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)行氣動(dòng)優(yōu)化，進(jìn)而設(shè)計(jì)出高效率高壓比的滿足實(shí)際需要的壓氣機(jī)成為研究學(xué)者研究的一個(gè)方向。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬廣泛應(yīng)用于壓氣機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中。Xiaomin Liu等采用響應(yīng)面法和多目標(biāo)遺傳算法分別對(duì)離心壓氣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后壓氣機(jī)的絕熱效率分別提高1.0%和3.0%，結(jié)果表明在對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)于響應(yīng)面法［1］。Hildebrandt等利用多目標(biāo)優(yōu)化法，分別對(duì)離心壓氣機(jī)彎道和回流器葉片進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后，損失系數(shù)減小［2］。冀春俊等對(duì)某型壓氣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后壓氣機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)得到很大改善，壓氣機(jī)整機(jī)效率提高4.09%，而且在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作范圍得到提高［3］。劉波等采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法對(duì)帶有分流葉片的離心壓氣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后設(shè)計(jì)點(diǎn)等熵效率提高3.68%，壓比提高0.506%，綜合穩(wěn)定裕度增大，流動(dòng)損失減少［4］。陶勝等提出在三維環(huán)境下進(jìn)行二維葉型優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)改進(jìn)能量方程中的粘性耗散項(xiàng)形成新的流場(chǎng)計(jì)算模塊，并結(jié)合并行遺傳算法尋優(yōu)模塊，分別對(duì)離心葉輪和斜流葉輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的葉輪效率明顯提高［5］。……