隨著人們對增壓發(fā)動機的性能要求不斷提高,具有高轉(zhuǎn)速運行特性的壓氣機被廣泛應用于車用渦輪增壓器,從而提高增壓器的整體效率。然而伴隨壓氣機轉(zhuǎn)速的上升,增壓器的噪聲問題越來越突出,高噪聲對駕駛員的健康產(chǎn)生較大的負面影響,因此如何降低增壓器噪聲已然成為亟待解決的重要研究課題。壓氣機作為壓縮空氣的核心做功部件,但做功過程中不可避免產(chǎn)生高噪聲,其中氣動噪聲是主要成分之一。因此,從控制噪聲角度出發(fā)研究壓氣機氣動噪聲形成機理并進行其結構優(yōu)化非常重要。結合現(xiàn)有的試驗條件與研究熱點,探明渦輪增壓器壓氣機的內(nèi)部流動特性,研究壓氣機近場噪聲的形成機理與遠場噪聲的頻域特性。并以效率與噪聲為優(yōu)化目標進行壓氣機葉輪的結構優(yōu)化,可以在兼顧效率的前提下,控制壓氣機的氣動噪聲。本課題為渦輪增壓器壓氣機的噪聲機理及其控制提供參考,主要研究工作包括以下方面:進行壓氣機非定常流場與近場噪聲數(shù)值計算,探明其氣動噪聲的形成機理。通過增壓器壓氣機的非定常流場數(shù)值計算,分析其內(nèi)部流場特性,發(fā)現(xiàn)壓氣機葉輪出口處出現(xiàn)復雜的紊流現(xiàn)象。利用寬帶噪聲模型,進行壓氣機近場噪聲的計算。對比近場噪聲與湍流強度的分布,對壓氣機氣動噪聲形成機理進行分析,研究表明湍流強度是氣動噪聲形成的關鍵因素,并且葉輪出口區(qū)域是壓氣機整體的核心噪聲源。壓氣機遠場噪聲的特性分析及其仿真計算模型的試驗驗證。采用自適應有限元法對渦輪增壓器進行遠場噪聲分析,有效減小聲學計算頻率對網(wǎng)格尺寸的影響,從而降低計算成本。將壓氣機流場計算獲得的內(nèi)部壓力脈動作為邊界條件,對壓氣機進行遠場噪聲的仿真分析�；�于仿真結果,探明了壓氣機遠場噪聲的頻域特性,該噪聲以寬頻噪聲為主并且集中在軸頻與其整數(shù)倍頻上。并進行增壓器壓氣機噪聲檢測試驗研究,驗證了仿真計算結果的正確性。基于多目標遺傳算法對壓氣機葉輪進行結構優(yōu)化,從而控制其噪聲形成。運用多目標遺傳算法,針對壓氣機效率與噪聲指標,進行葉輪的結構優(yōu)化,并提出高效率設計、低聲壓級設計、綜合設計的三種代表性優(yōu)化方案。優(yōu)化結果表明,高效率設計方案在不折損噪聲性能的前提下,可使壓氣機效率得到有效提升;低聲壓級設計方案可保證效率不降低的情況下,使壓氣機噪聲得到有效下降;綜合設計方案可均衡提升壓氣機效率與噪聲的性能。
【學位單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U467.493
【部分圖文】：

圖１－１廢氣渦輪增壓器??．

壓氣機蝸殼剖面圖

一壓氣機蝸殼二維圖
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本文編號：2888893