《渦輪增壓離心壓氣機非對稱擴壓器擴穩機理研究》是依託清華大學，由鄭新前擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：渦輪增壓離心壓氣機非對稱擴壓器擴穩機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：鄭新前
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
渦輪增壓技術是內燃機節能減排、滿足未來嚴格排放法規的核心關鍵技術之一。隨著能源與環境問題的日益凸顯，要求柴油機不斷提高增壓比，同時汽油機採用渦輪增壓技術縮小排量也成為各大汽車企業的戰略選擇，這就對離心壓氣機的穩定工作範圍提出了更高的要求，使得離心壓氣機的流動穩定性問題非常突出，成為制約內燃機節能減排的主要瓶頸之一。.渦輪增壓離心壓氣機蝸殼結構在周向上固有的非對稱性，導致壓氣機在非設計工況下流場結構周向不均勻；但傳統流動控制措施都是基於軸對稱假設，忽略了此流場結構的非對稱性。申請人基於渦輪增壓離心壓氣機固有的非對稱流場特徵，提出了非對稱流動控制思想。擴壓器是影響渦輪增壓離心壓氣機穩定性的關鍵部件之一；本項目基於上述思想，探索非對稱擴壓器的擴穩機制及擴穩新方法，以期實現渦輪增壓離心壓氣機穩定工作範圍的大幅度拓寬，從而滿足高增壓柴油機和渦輪增壓汽油機對離心壓氣機寬廣工作範圍的迫切需求。
結題摘要
渦輪增壓技術是內燃機節能減排、滿足未來嚴格排放法規的核心關鍵技術之一。隨著能源與環境問題的日益凸顯，要求柴油機不斷提高增壓比，同時汽油機採用渦輪增壓技術縮小排量也成為各大汽車企業的戰略選擇，這就對離心壓氣機的穩定工作範圍提出了更高的要求，使得離心壓氣機的流動穩定性問題非常突出，成為制約內燃機節能減排的主要瓶頸之一。渦輪增壓離心壓氣機蝸殼結構在周向上固有的非對稱性，導致壓氣機在非設計工況下流場結構周向不均勻；但傳統流動控制措施都是基於軸對稱假設，忽略了此流場結構的非對稱性。申請人基於渦輪增壓離心壓氣機固有的非對稱流場特徵，提出了非對稱流動控制思想。擴壓器是影響渦輪增壓離心壓氣機穩定性的關鍵部件之一；本項目基於上述思想，探索非對稱擴壓器的擴穩機制及擴穩新方法，以期實現渦輪增壓離心壓氣機穩定工作範圍的大幅度拓寬，從而滿足高增壓柴油機和渦輪增壓汽油機對離心壓氣機寬廣工作範圍的迫切需求。本項目主要取得了以下五點創新性成果：（1）通過試驗獲得了渦輪增壓離心壓氣機從低轉速到高轉速的動態特性及失穩模式，建立了渦輪增壓離心壓氣機穩定性模型，揭示了渦輪增壓離心壓氣機複雜失穩模式的物理機理；（2）通過試驗及非定常數值仿真，獲得了渦輪增壓離心壓氣機無葉擴壓器內部的非對稱流場結構；（3）基於渦輪增壓離心壓氣機無葉擴壓器內部的非對稱流場結構，建立了非對稱無葉擴壓器設計準則，提出並發展了渦輪增壓離心壓氣機非對稱無葉擴壓器流動控制新方法，試驗結果表明穩定工作範圍提高了28.3%；（4）通過定常和非定常數值仿真，獲得了渦輪增壓離心壓氣機有葉擴壓器內部的非對稱流場結構、畸變傳播規律及其對壓氣機性能的影響；（5）基於渦輪增壓離心壓氣機有葉擴壓器內部的非對稱流場結構、畸變傳播規律，提出並發展了渦輪增壓離心壓氣機非對稱有葉擴壓器流動控制新方法，試驗結果表明穩定工作範圍提高了23.5%。本項目發表學術論文24篇（含2篇錄用），其中SCI收錄16篇；在本領域Top1期刊ASME Journal of Turbomachinery發表論文5篇（含1篇錄用）。授權美國發明專利1項、中國發明專利1項、日本發明專利5項。獲國家科技進步二等獎1項，國防科技進步一等獎1項，國防科技進步三等獎1項。
