压气机流道截面形状对某型号增压器效率的影响

山西中北大学机械与动力工程学院 李沐恒 董小瑞 王艳华

1 引言

增压器压气机通常采用铝合金铸造成型，压气机流道由曲率变化不一的曲面组成。本文主要利用NUMECA软件对流道截面分别为圆形和类椭圆形的某型号增压器压气机进行分析，并结合该型号增压器压气机台架实验数据，总结出流道截面分别为圆形和类椭圆形对该型号增压器效率的影响。

2 不同截面压气机蜗壳设计

参照某型号压气机截面为类椭圆形的增压器，设计出流道截面形状为圆形的压气机蜗壳。在设计过程中保证除截面形状外的其他性能参数不变。

2.1 流道设计

流道的截面积、半径R、A/R值，如表1所示。

表1 两种流道截面的压壳设计对比

2.2 压气机蜗壳流道截面画法

（1）流道截面为圆形，其截面图画法如图1所示。

图1 1～330°圆形流道截面图

（2）流道截面为类椭圆形，如图2所示。

图2 1～300°流道截面图

3 利用NUMECA软件对流道截面分别为圆形和类椭圆形的压气机效率进行计算比较

（1）用NUMECA中IGG模块进行网格划分，如图 3、4。

图3 圆形流道网格

图4 类椭圆流道网格

划分网格后，圆形流道的网格数：1396754；最小正交性：5.24。类椭圆流道的网格数：1439494；最小正交性：10.07。

可以看出两种流道的体积相差并不大，而光顺性方面圆形流道略有优势。

（2）经过计算之后，将数据绘制成压气机特性图，如图5所示。

图5 两种压气机流道的特性图

4 台架试验

对流道截面为圆形的涡轮增压器的压气机进行台架试验，数据如表2，特性图如图6。

表2 圆形流道截面的台架试验数据

图6 圆形压气机流道的特性图

5 结论

利用UG画出三维图形，然后通过NUMECA软件进行网格划分，模拟出流道截面分别为圆形和类椭圆形的增压器压气机效率，同时通过绘制压气机效率曲线图，最后利用台架试验进行实物验证，可以看出在其他参数一定的情况下圆形截面形状的效率较高。