《车辆发动机废气涡轮增压》_第三章2专用课件.ppt

涡轮增压技术? 离心式压气机的原理与设计(2) 压气机的功率系数 压气机的功率系数 压气机的功率系数 压气机的功率系数 压气机的功率系数 压气机的功率系数 压气机的功率系数 叶轮效率与流体效率 叶轮效率与流体效率 叶轮效率与流体效率 叶轮效率与流体效率 叶轮出口空气状态参数的确定(1) 叶轮出口空气状态参数的确定(2) 叶轮出口空气状态参数的确定(3) 扩压器 扩压器 扩压器 扩压器 集气器 集气器 集气器 集气器 集气器 集气器 集气器 集气器 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 压气机特性 ξs1是涡壳进口处的气流转弯损失系数； ξs2是螺旋涡壳内的损失系数。 R4是涡壳的内径；Rh是涡壳的外径 ---形状(2) 霍尼韦尔(Honeywell)公司的GT15V增压器压气机特性曲线。 ---形状(3) 左图体现了压气机特性曲线的画法。先根据实验数据，分别画出效率-流量图和压比-流量图，然后将两图如左所示排列，在效率图上作和横轴平行的线，将其和效率线的交点投影到压比图上，就可以在压比-流量图上作出等效率圈，从而完成压气机特性曲线的绘制。 ---工作范围(1) 以压气机转速为参变量的每一条等转速线上，都有最小的允许工作流量的极限值，称为喘振点。在喘振点上及小于喘振点的流量时，压气机中的气流产生强烈振荡，叶片振动，并伴有很大的噪音。因此无法正常工作。将不同等转速线上的喘振点相连，就成为喘振线。每一条等速线都有最大的流量极限，大于流量极限值的范围称为阻塞区。压气机在接近阻塞区工作时，其绝热效率急剧下降，故一般使压气机工作于绝热效率大于60%以上的流量范围之内。 ---工作范围(2) 压气机不能在流量低于或接近于喘振线时工作，也不能在阻塞区及绝热效率低于60%处长期运转。将阻塞区附近且绝热效率大于等于60%的流量称为最大流量，将喘振点的流量称为最小流量，两者之比值Qmax/Qmin越大，压气机可以正常工作的范围越大，就越符合车用增压器的要求。 ---喘振(1) 喘振时，流经压气机的气流出现强烈的振动，在进口处出现气体逆流现象，在出口处气流压力出现强烈脉动，强烈喘振极易引起叶片或轴承损坏。 ---喘振(2) 当进入压气机的空气流量偏离设计状态时，在叶轮的进口边缘就会产生气体的分离现象。图a表示设计流量值，图b表示流量较大时，这时候在叶片凹面产生分离，但由于叶片的运动趋势抑制了分离所产生的涡流进一步发展，所以气流的分离只局限于进口边缘。 转速不变、流量变化所引起的气流进口角的变化 ---喘振(3) 图c所示为流量较小时的情况，在叶轮进口处叶片非工作面(叶背)部分产生分离。此时，一方面气流由于在叶背部分加速流动，压力降低，另一方面由于气流的惯性使得它有离开叶背的倾向，因而涡流迅速扩展到压气机的其它部分。 转速不变、流量变化所引起的气流进口角的变化 ---喘振(4) 对于具有叶片式扩压器的涡轮增压器来说，在扩压器处也会产生喘振，所不同的是，由于气流有按照对数螺旋线运动的趋势，所以会在叶凹处产生分离，而不是在叶背处。相同点是都在小流量时产生喘振。 ---分析(1) 一条等转速的压气机特性线，其形状为中间最高，两端曲线向下，即在某一流量时，压比和绝热效率为最大值。 在理想条件下，如果压气机转速不变，有效功完全用来压缩空气，提高压比，此时压气机的压比与流量无关，等转速的特性线是一条水平线，如左所示a-a。 ---分析(2) 在实际过程中，必然有一部分功用来克服摩擦损失和撞击损失等。摩擦损失随着流量的增大而增大，计及摩擦损失的压比线如左上图b-B-b所示。对于撞击损失而言，在设计点，压气机进口处气流方向与叶片前缘的安装角方向基本重合，几乎在无撞击情况下流入叶片。而在非设计状态下，撞击损失增大。再计及撞击损失后的压比线如左上图A-B-c所示。 As massflow reduces FOR THE SAME SPEED, inlet axial velocity decreases hence inlet flow doesn’t align well with the blade angle. Eventually, like an aircraft wing flying at a high angle of attack, the flow on the upper blade surface ‘stalls’ As massflow reduces FOR THE SAME SPEED, the wheel outlet flow becomes more tangential and eventually does not have sufficient mo