基于DoE分析的增压器涡轮叶形优化设计方法

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轴流式涡轮增压器涡轮叶片的优化设计

5 寻优算法
采用 iSIGHT 提供的多岛遗传算法 (multi2island genetic algorithm , MIGA) 及二次序列规划法 (sequential quadratic programming ,SQP) 相结合 , 先对求解域进行全局寻优 ,再进行局部深层次寻优 ,以得到最优解。
应特性越好。
4 优化设计的仿真流程
采用 iSIGHT多学科设计优化平台 ,将流场计算软件 NUMECA 及有限元软件 ANSYS 进行集成。优化中以增压器涡轮叶片的等熵效率、涡轮的扭矩以及离心应力为目标函数 ,以第一阶振动频率以及前 5 阶固有频率的约束值为约束函数 ; 以叶尖和叶根两个截面的型面参数为设计变量 ;iSIGHT 的集成过程如图 6 。
Ξ 20060111 收到初稿 , 20060531 收到修改稿。 ΞΞ 侯乃先 ,男 ,1982 年 6 月生 ,山东郯城人 ,汉族。硕士研究生 ,主要从事结构设计与优化方面工作。
938
机械强度
2007 年
进行 MDO 的研究 ,发表了大量研究论文和报告。本文对轴流式涡轮增压器的涡轮叶片进行全三维的优化设计 ,对涡轮叶片进行参数化建模 ,在气动、结构及振动三个学科间对涡轮叶片进行优化设计 ,将 MDO 的设计方法引入到增压器部件的设计中 ,为进一步对涡轮增压器进行优化打下基础。
曲应力和热应力。通常情况下 ,离心力的作用是主
要的 ,为了简化起见 ,本文只考虑离心力的影响。
Dundas 曾证明 ,叶根 ( 最高应力点) 的离心应力可由
下式计算[4]
σc max
=
ρω2
r2m
(1 2

燃气轮机涡轮叶片结构的优化设计与强度分析

燃气轮机涡轮叶片结构的优化设计与强度分析引言燃气轮机是现代工业中广泛使用的一种能源转换装置，其核心部件是涡轮叶片。

涡轮叶片的优化设计和强度分析对于提高燃气轮机的性能和安全性至关重要。

本文将探讨燃气轮机涡轮叶片结构的优化设计方法以及强度分析技术。

涡轮叶片结构优化设计在涡轮叶片结构的优化设计中，需要考虑的因素有很多，包括气动性能、材料强度和制造成本等。

其中，气动性能是最为关键的因素之一。

通过优化叶片的几何形状和叶片间距，可以改善叶片的流体动力学性能，提高燃气轮机的效率和功率输出。

同时，也需要考虑叶片的结构强度，以确保叶片在高速旋转的工作条件下不会发生破裂或失效。

为了实现涡轮叶片结构的优化设计，可以采用数值模拟和实验验证相结合的方法。

数值模拟可以通过计算流体力学（CFD）分析，预测叶片的气动性能。

在此基础上，可以使用优化算法对叶片的几何形状进行修改，以达到所需的气动性能指标。

同时，为了验证数值模拟结果的准确性，还需要进行实验验证。

实验可以通过风洞试验或实际燃气轮机测试来进行，以验证优化设计后的叶片在实际工况下的性能表现。

强度分析技术涡轮叶片在高速旋转的工作条件下，承受着巨大的离心力和气动载荷。

为了保证叶片的结构强度和安全性，需要进行强度分析。

传统的强度分析方法主要包括有限元分析（FEA）和应力试验。

有限元分析是一种数值计算方法，可以通过将叶片划分为许多小的有限元单元，在每个有限元内计算叶片的受力情况。

通过对有限元分析的结果进行评价，可以确定叶片在不同工况下的强度和变形情况。

然而，由于叶片结构的复杂性，有限元分析可能需要处理大量的网格单元，导致计算时间较长。

为了验证有限元分析的结果，应力试验是不可或缺的。

应力试验可以通过加载已制备好的叶片样品，测量叶片的变形和应力，从而判断叶片的强度是否满足设计要求。

然而，应力试验具有局限性，例如样品数量有限，无法考虑到叶片的实际工作环境等。

结语燃气轮机涡轮叶片结构的优化设计和强度分析对于提高燃气轮机的性能和安全性具有重要作用。

涡轮增压器的设计与优化

涡轮增压器的设计与优化涡轮增压器是一种利用废气能量来驱动发动机提高性能的设备。

它是汽车和其他一些设备领域中的关键技术。

随着科技的不断发展，涡轮增压器的设计和优化也得到了很大的改进和进步。

本文将深入探讨涡轮增压器的设计与优化的相关问题。

一、涡轮增压原理涡轮增压器是通过废气驱动涡轮叶片旋转进而带动压气机压缩进气量，从而使更多的空气进入气缸燃烧，提高发动机的输出功率。

一般来说，涡轮增压器分为单涡轮和双涡轮两种类型。

单涡轮是指只有一组涡轮叶片对应一个压缩器；而双涡轮则是两组叶轮对应两个压缩器，这种类型的涡轮增压器通常应用于大功率的发动机上。

二、涡轮增压器的设计要点涡轮增压器的有效性与其设计的良好程度密切相关。

涡轮叶片的数量和形状以及压缩器的直径、长度等参数都将对发动机的动力性能产生影响。

设计涡轮增压器要遵循以下几个要点：1、适当的涡轮叶片数量和形状涡轮叶片数量和形状的设计是决定增压器性能的关键。

叶片数量和形状确定后，涡轮叶片的进出口速度不同。

进口处的速度较快，出口处的速度要慢一些，通过这个速度差异的变化来驱动压缩器。

涡轮叶片的数量通常为12-14片，更多的叶片会增加摩擦损失，降低转速。

一般情况下，设计师会根据具体情况来确定叶片的数量和形状。

2、合理的涡轮直径涡轮直径也是涡轮增压器设计的一个重要因素。

直径越大，进出气速度越慢，并且涡轮压缩比会降低。

直径太小，容易造成涡轮的转速过高，从而造成过热和损坏的风险。

设计师需要根据所使用的引擎的需求，来合理地选择涡轮直径。

3、压缩器的设计压缩器的设计非常重要，直接影响增压器的性能。

压缩器的直径、长度、进口和出口截面积都需要进行合理的设计，以保证压缩空气的量和压缩比的稳定性。

此外，适当的进口空气滤清器可以保证增压器的长期稳定运转。

三、涡轮增压器的优化涡轮增压器的性能需经过一系列的优化才能更好地发挥。

涡轮增压器的优化主要包括以下方面：1、涡轮几何形状的优化涡轮几何形状的优化可以通过计算机辅助设计（CAD）来完成。

航空发动机涡轮叶片结构的优化设计

航空发动机涡轮叶片结构的优化设计航空发动机是飞机的核心部件，其正常运转对于飞机的安全至关重要。

涡轮叶片作为发动机的核心部分之一，直接影响着发动机的效率、稳定性和寿命。

因此，涡轮叶片的优化设计是航空发动机研发中的重要课题之一。

涡轮叶片的功能主要是将高温高压的高速气流转化成旋转动能，并将旋转动能传递给涡轮轴。

因此，叶片的材料必须具有高温、高强等特性，同时还要具有良好的氧化、耐腐蚀和疲劳等耐久性。

为了满足这些要求，涡轮叶片通常采用高温合金材料制成。

除了材料的选择外，涡轮叶片的结构设计对于发动机的性能和寿命也有着至关重要的影响。

涡轮叶片的结构主要包括叶片的几何形状、表面处理和冷却等方面。

以下将分别从这三个方面探讨涡轮叶片的优化设计。

一、几何形状的优化涡轮叶片的几何形状对于发动机的效率和性能有着至关重要的影响。

过于粗大的叶片会增加通气阻力，降低发动机效率；而过于细小的叶片则会因受热量不足而易于断裂。

因此，设计中需在安全基础上追求最大的效率。

在几何形状的优化方面，一种常用的方法是采用空气动力学设计理论进行计算和优化。

该方法将叶片设计为具有流线型的几何形状，在飞行过程中能够有效地减小阻力和损耗，提高发动机的效率。

此外，还可以采用数值模拟和流场分析等方法进行叶片几何形状的优化。

数值模拟可以快速计算出不同叶片形状下的气动特性，流场分析可以帮助工程师更直观地了解气流在叶片表面的变化规律，进而对叶片进行优化设计。

二、表面处理的优化对于涡轮叶片来说，表面处理是保证其使用寿命和效率的关键。

表面处理通常包括氧化、电子束喷涂和高速切削等技术。

氧化技术是指在叶片表面形成一层氧化膜，其主要作用是增强叶片的耐热和抗腐蚀能力。

电子束喷涂则是将高温合金材料喷涂在叶片表面形成一层密封的金属涂层，能够有效地减小叶片表面的磨损和氧化，延长其使用寿命。

而高速切削技术则是利用高速刀具对叶片表面进行微小切削，以提高其表面光洁度和粗糙度，从而减小形成的气动阻力。

对涡轮增压器叶轮与齿圈进行模具优化设计(doc 10页)

对涡轮增压器叶轮与齿圈进行模具优化设计（doc 10页）对涡轮增压器叶轮和齿圈的锻造加工过程进行模具优化设计由美国俄亥俄大学机械工程系主席、高等教育博士——杰伊·谷那山克勒和该大学的两个博士学生曼亚德·欧莫黑博和法兰德·欧慕法迪共同完成。

概要：本项目的目的是为美国的两个不同的汽车锻造产品公司进行两种复杂产品（涡轮叶轮和齿圈）的初锻及终锻过程的模具优化设计。

涡轮叶轮必须保证最低有效塑性应变不小于0.5，以增加韧性和抗断裂能来支持非常高的离心应力。

这对于应变分布以及晶粒尺寸尽可能均匀的分布在整个成品中也是很重要的，从而获得最佳的机械性能的Al2618涡轮。

晶粒尺寸的优化是由确定最优平均温度和应变率（由参数使用齐纳Hollomon）来进行的。

第二项目是优化环形齿圈模具设计，以便减少锻造次数和由于过多溢料造成的材料浪费。

该软件使用是MSC.SuperForge的Simufact.forming前身，它能够在最后阶段检查模具充填、缺损成型与模具接触干涉。

它也可以使用Superforge –FV（有限体积）仿真判断和显示各种有用的参数，例如:有效塑性应变，等效应变率，有效应力，材料流量，温度，力与时间的关系和最终形状。

它的结论是该软件可以有效地用于优化锻造工艺，最大限度地提高机械强度，减少废料及材料锻造阶段，从而降低整体制造成本。

1.简介：这个项目的目标是为两个复杂汽车锻造产品进行初锻及终锻的模具优化设计。

第一部分是一个铝制的涡轮增压器叶轮（或涡轮）。

这零件有极高的转速（可达10万转），可以迅速从开始加速到具有很高的离心应力。

新的预制毛坯模具都必须经过设计，从而使这部分有效塑性应变在静态金属区可达到到一个大于0.5的值。

由于屈服强度会增加静态金属区低而有效的塑性应变，所以也可以通过优化初锻毛坯模具得到增加这也导致了在各地形成了近乎统一的有效塑性应变产品。

参考图1，可见，一个AA2618合金材料的扁平毛坯在初锻使用时的旋转部分。

航空发动机涡轮叶片的优化设计研究

航空发动机涡轮叶片的优化设计研究航空发动机作为飞机动力的核心部件，是保障飞机飞行的重要考虑因素。

而在航空发动机中，涡轮叶片则是发动机推进器件的关键部件。

因此，在航空发动机设计中，涡轮叶片的优化设计显得尤为重要。

本文将围绕航空发动机涡轮叶片的优化设计展开探讨。

一、涡轮叶片的作用在航空发动机中，涡轮叶片是实现能量转换的关键部件。

涡轮叶片将高温高压气体能量转换为机械能，并带动飞机推进器件的转动。

涡轮叶片负责发动机的功率输出，影响着飞机的性能、效率和使用寿命。

因此，在设计和制造涡轮叶片时，需要对气动性能、机械特性、材料及加工工艺等方面进行全面考虑和精细的设计。

二、涡轮叶片设计要求在涡轮叶片设计时，应当综合考虑气动性能、机械特性和材料等因素，以确保叶片具有良好的性能和寿命。

1.气动性能涡轮叶片需要具备良好的气动性能，包括高效率、低噪声、高可靠性等方面。

涡轮叶片的工作性能主要由进口比、圆箭头度、叶片数、流道展角等参数确定。

另外，叶片表面的仪表粗糙度和表面质量也会影响其气动性能。

2.机械特性涡轮叶片在高温高压气体作用下需要承受大的力和转矩，因此对叶片机械特性的考虑显得尤为重要。

在涡轮叶片设计中，需要考虑到叶片的强度、刚度、稳定性、耐腐蚀性和疲劳寿命等方面。

3.材料及加工工艺涡轮叶片材料的选择和制造工艺也是影响叶片性能和寿命的重要因素。

目前常用的涡轮叶片材料主要有高温合金、钛合金等。

在叶片的加工工艺方面，需要考虑到制造成本、工艺复杂度以及制造精度等因素。

三、涡轮叶片优化设计方法针对涡轮叶片的复杂性和对性能要求的高度，现代设计手段逐渐趋向于数值模拟和优化设计。

下面介绍几种常见的涡轮叶片优化设计方法。

1.逆向工程法逆向工程法是一种常见的涡轮叶片优化设计方法，其基本思想是通过对已有的叶片进行三维扫描和数字化模型处理，进而快速生成叶片CAD模型，最终实现基于已有叶片的优化设计。

该方法可以大大提高设计效率和精度，但需要具备较强的数字化处理能力。

涡轮叶片设计方法

涡轮叶片设计方法涡轮叶片是涡轮机械中重要的组成部分，影响着涡轮机的性能和能效。

涡轮叶片的设计方法包括几何设计和流场数值模拟两个方面。

本文将介绍涡轮叶片设计方法的关键步骤和技术。

涡轮叶片的几何设计方法主要包括叶片对称线、叶片剖面和叶片型状设计。

叶片对称线的设计是在初始设计阶段，根据涡轮的机械要求和流体动力学需求，确定叶片的中心线。

这个过程通常由设计师根据经验和流体动力学的基本规律进行，也可以通过数学模型进行辅助。

叶片剖面设计是叶片几何形状的基础，其目的是在给定的进出口条件下，使得流体在叶片上能够得到最有效的能量转换。

常见的叶片剖面设计方法有贝塞尔曲线法、Nike法和边界层法等。

其中，贝塞尔曲线法是最常用的方法之一、它通过定义一系列的控制点，然后利用插值算法来构造叶片剖面。

使用该方法，可以灵活地调整叶片剖面的形状，并满足流动特性的要求。

叶片型状设计是在叶片剖面设计的基础上，进一步优化叶片的形状，以提高叶片的气动性能。

这一步通常是通过数值模拟方法进行的。

主要的数值模拟方法有CFD方法和前处理方法。

CFD方法是使用计算流体动力学软件，在计算域内设置网格，对不同条件下的流动进行数值模拟。

通过CFD方法可以得到叶片的气动性能参数，如压力分布、速度分布和损失系数等。

前处理方法是在CFD方法中，使用一些先验知识和经验公式，将复杂的流动问题简化为可以进行数值模拟的问题。

这一方法适用于复杂的流固耦合问题，可以大大缩短数值模拟的时间。

流场数值模拟方法是利用计算机模拟流体在涡轮叶片表面的流动过程，分析叶片在不同运行条件下的流场特性。

这种方法有效地解决了传统试验方法费时费力的问题，并且可以为叶片优化设计提供准确的流场数据。

涡轮叶片的设计方法是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的影响。

在设计过程中，设计师需要根据流体动力学原理和涡轮机械的要求，综合考虑叶片的几何形状、叶片材料、涡轮的旋转速度和工作条件等因素。

通过合理的设计方法，可以提高涡轮叶片的性能和能效，满足工程的需求。

车用涡轮增压器涡轮设计方法

车用涡轮增压器涡轮设计方法
车用涡轮增压器涡轮设计方法如下：
1. 确定设计方案：根据任务要求，确定设计方案。

考虑到本次设计的限制条件，可以采用轴流式涡轮增压器。

2. 设计压气机：根据空气流量和压力比等要求，设计压气机。

可以采用可变截面设计，以适应不同工况下的空气流量需求。

3. 设计涡轮：根据废气流量和转速等要求，设计涡轮。

可以采用叶片式设计，以实现高效率和高功率输出。

4. 设计轴封：根据高温、高压和腐蚀等要求，设计轴封。

可以采用机械密封设计，以实现良好的密封性能。

5. 建立模型：根据设计方案，建立三维模型并进行仿真分析。

通过不断调整参数，优化设计方案。

6. 加工制造：根据最终设计方案，进行加工制造。

在制造过程中需要注意精度和质量等问题。

7. 测试验证：对制造完成的涡轮增压器进行测试验证，以确保其性能达到设计要求。

基于DOE方法的汽车发动机性能优化研究

基于DOE方法的汽车发动机性能优化研究汽车发动机性能优化是汽车工程领域的重要课题之一，它对提高汽车的运行效率、降低燃油消耗和减少废气排放具有重要意义。

设计实验方法（Design of Experiments, DOE）是一种经典的实验设计方法，可以在有限的试验条件下，通过系统性的试验分析来揭示因素对性能指标的影响规律。

本文将基于DOE方法对汽车发动机性能进行优化研究。

首先，我们需要明确研究的目标和性能指标。

通常，汽车发动机的性能指标包括燃油效率、动力输出、排放污染物、噪音与振动等。

在此基础上，我们可以通过DOE方法进行设计实验，并收集相应的试验数据。

接下来，需要确定实验因素和水平。

实验因素是影响发动机性能的各种参数，如点火提前角、进气压力、燃油喷射量等。

而水平则代表了每个实验因素的设定值。

通过合理选择实验因素和水平，可以对发动机性能进行全面、有效的研究。

然后，我们利用DOE方法进行试验设计。

DOE方法主要包括全因子实验设计和响应面分析两个步骤。

全因子实验设计是一种通过穷举实验因素和水平的组合来确定因素间相互作用和主效应的方法，通常采用正交试验设计。

而响应面分析则是通过建立数学模型，来预测和优化发动机性能指标。

在试验数据收集完毕后，我们需要对数据进行分析和处理。

通过统计分析方法，可以得到实验因素对性能指标的影响以及它们之间的相互作用关系。

尤其是通过响应面分析，可以建立发动机性能与实验因素之间的数学模型，从而进行优化设计。

最后，我们可以根据分析结果进行发动机性能优化设计。

在优化设计中，我们可以通过调整实验因素的水平来达到最佳性能指标的目标。

此外，在优化设计过程中，还需要考虑其他约束条件，如工艺、成本、实用性等。

综上所述，基于DOE方法的汽车发动机性能优化研究可以通过设计实验、收集数据、建立数学模型和优化设计的方式来实现。

通过这种方法，可以全面分析实验因素对发动机性能的影响，从而实现对汽车发动机性能的优化。

涡轮机械叶片的优化设计及性能分析研究

涡轮机械叶片的优化设计及性能分析研究引言：涡轮机械叶片是涡轮机的核心组成部分，其设计和性能直接影响到整个涡轮机的效率和性能。

本文将对涡轮机械叶片的优化设计和性能分析进行探讨，旨在提高涡轮机的工作效率和可靠性。

一、涡轮机械叶片的设计原理涡轮机械叶片的设计原理是基于气体动力学和流体力学的基本原理。

涡轮机械叶片通过将流体动能转换为机械能来驱动涡轮机的转动。

在设计过程中，需要考虑叶片的气动特性、材料选用和叶片几何形状等因素。

二、涡轮机械叶片的气动特性分析气动特性是指涡轮机械叶片在流体作用下的力学性能。

涡轮机械叶片的气动特性主要包括叶片流过系数、压力系数和流量系数等。

通过对叶片气动特性的分析，可以评估叶片的效率和性能，并进行优化设计。

三、涡轮机械叶片的材料选用涡轮机械叶片的材料选用是保证其工作性能和可靠性的重要因素。

常用的叶片材料包括铸造合金、单晶合金和涂层材料等。

不同的材料具有不同的机械性能和耐热性能，需要根据涡轮机的工况和使用要求选择合适的材料。

四、涡轮机械叶片的几何形状设计与优化涡轮机械叶片的几何形状设计是提高涡轮机效率和性能的关键。

常见的几何形状包括平面叶片、弯曲叶片和二次曲面叶片等。

通过仿真和数值模拟等手段，可以对涡轮机械叶片的几何形状进行优化，以提高其流动性能和工作效率。

五、涡轮机械叶片的动力学性能分析涡轮机械叶片的动力学性能分析是评估叶片结构和连接方式的重要手段。

在涡轮机的工作过程中，叶片需要承受高速旋转和高温气体的冲击和压力。

通过有限元分析和疲劳寿命评估等方法，可以确定叶片的安全工况和设计寿命。

六、涡轮机械叶片的性能测试与验证涡轮机械叶片的性能测试和验证是评估其优化设计效果的重要环节。

通过试验和数据分析，可以获得叶片的流量、转速和压力等性能参数，并与理论计算结果进行对比。

有效的测试和验证工作可以为叶片的优化设计提供支持和参考。

七、结论涡轮机械叶片的优化设计和性能分析是提高涡轮机效率和可靠性的关键。

增压器涡轮叶片设计及模态分析

从顶部到底部的温度变化明显，气进入活塞的大燃
部分热量都是从活塞的环槽区域流走；活塞温度满
足活塞材料设计要求。
（）３最大径向变形出现在活塞的头部，００ｒ为．７ｍ，４ａ
活塞头部和裙部的变形在配合间隙设计值范围内（塞和缸套在活塞头部位置的间隙为０８ｍ，活．ｍ不９含配缸间隙）。（）４通过对活塞强度预测评价可知，塞材料活
处分成两段，分别采用一条三次多项式曲线来构
造，其定义如下：
率，在这种情况下，如何提高对叶轮进行合理性设计成为当前对涡轮增压器研究的主要技术点。
１叶片叶身造型流程
１１多项式构造叶型中弧线．
活塞销孔改进优化设计，活塞销孑部位的应力和变Ｌ
［］１赵耀如．塞损坏及其考核．验交流，９８２．０活经１９（）
作者简介：岗，，级Ｔ程师，要从事产品ＣＥ分张男高主Ａ
形满足活塞设计要求．ＬＩｅ活塞取消铜套设计方案Ｓ可行；取消铜套后的ＩＬＳｅ活塞经过在市场上验证，
度，有足够的强度和刚度，具有良好的工艺性。对于分析叶片的变形原因具有一定的参考价值。
［关键词］压器涡轮叶片三维建模ＡＹ增ＮＳＳ模态分析

基于DoE技术的增压柴油机高压循环EGR系统优化设计

３柴油机ＥＧＲ系统模型的建立
３．１一维流动模型建立
根据研究样机的基本结构参数．在对样机流动
２研究样机
研究样机为某公司一款３Ｌ轻型载货汽车的柴
过程进行分析的基础上．应用ＡＶＬＢＯＯＳＴ软件建
带高压循环ＥＧＲ系统的柴油机模型。运用ＤｏＥ技术对文丘里管式高压循环ＥＧＲ系统进行优化．获得最佳结构设计
方案模拟计算显示，优化ＥＧＲ系统后，新鲜空气进气量提升１％～４％．ＥＧＲ率绝对值提升１％～３％。
生成量．是现阶段控制柴油机ＮＯ排放的重要技术路线ｌｌｌ
缸径 × 行程／ｍｍｘｍｍ
９６ｘ１０３
标定功率／ｋＷ
最大扭拒／Ｎ．ｍ
９６
３４５
本文使用仿真软件ＢＯＯＳＴ建立某款增压柴
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１％－３％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ，ＥＧＲ，Ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｏｐ，ＤｏＥ
．
节能环保．
基于ＤｏＥ技术的增压柴油机高压循环ＥＧＲ系统优化设计
邹永湘倪计民张栋石秀勇陈泓
（同济大学）

基于Bezier和正交试验的涡轮叶片参数优化设计

犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犇犲狊犻犵狀狅犳犜狌狉犫犻狀犲犅犾犪犱犲犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊犅犪狊犲犱狅狀犅犲狕犻犲狉犪狀犱犗狉狋犺狅犵狅狀犪犾犜犲狊狋
ＬＩＺｅｎｇｌｉａｎｇ，ＸＵＣｈａｏｚｈｅｎｇ，ＫＡＮＧＱｉａｎｑｉａｎ，ＺＨＡＮＧＬｅ，ＳＵＮＺｈａｏｃｈｅｎｇ
（犆狅犾犾犲犵犲狅犳犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犪狀犱犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿，犙犻狀犵犱犪狅２６６５８０，犆犺犻狀犪）
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用于可变几何形状的涡轮增压器的改进的叶片设计[发明专利]

专利名称：用于可变几何形状的涡轮增压器的改进的叶片设计专利类型：发明专利
发明人：S·D·阿诺
申请号：CN03809928.4
申请日：20030228
公开号：CN1650097A
公开日：
20050803
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的改进的叶片构造为用于可变几何形状的涡轮增压器组件内。

每个叶片包括邻近涡轮叶轮定位的内机翼表面，以及与内机翼表面相对定位的外机翼表面。

该内外机翼表面限定叶片机翼厚度。

每个叶片包括沿着第一内外机翼表面接合点定位的前缘、沿着第二内外机翼表面接合点定位的后缘，设置在大致平行于外部喷嘴壁的第一轴向叶片表面内的孔，用于在其中容纳各个柱，以及从与第一叶片表面相对的第二轴向叶片表面延伸的致动凸出部。

本发明的改进的叶片的关键特征在于它们具有大于如在叶片前缘和后缘之间测量的叶片的长度的大约0.16倍的机翼厚度。

申请人：霍尼韦尔国际公司
地址：美国新泽西州
国籍：US
代理机构：中国专利代理(香港)有限公司
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柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计王琦玮;倪计民;关建熙;石秀勇;陈沁青;侯伟【摘要】In order to improve the engine performance ,impeller optimization was conducted on a turbocharged diesel engine withCFD .According to the simulation results ,the impeller blades were improved and the internal flow field was optimized . The optimized compressor MAP was acquired and its performance was verified by engine experiments .The results show that it is feasible to optimize the impeller structure according to CFD results .In addition ,the specific fuel consumption of diesel engine with optimized compressor declines in the whole speed range .%以某废气涡轮增压柴油机为研究对象，以提高发动机性能为目标，使用C FD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。

通过分析叶轮内部流场，将叶轮叶片的叶型进行了改进设计，叶轮内部流场得到了优化。

通过CFD 计算得到了优化后的压气机MAP图，并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。

结果表明，根据C FD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性，优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。

【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P32-36)【关键词】柴油机;涡轮增压器;压气机;叶轮;流场;计算流体力学【作者】王琦玮;倪计民;关建熙;石秀勇;陈沁青;侯伟【作者单位】同济大学汽车学院，上海 201804;同济大学汽车学院，上海 201804;凤城市雨鑫增压器有限公司，辽宁凤城 118100;同济大学汽车学院，上海 201804;同济大学汽车学院，上海 201804;合鑫机械制造有限公司，辽宁凤城 118100【正文语种】中文【中图分类】TK421.8随着油价的攀升和排放法规日益严格，发动机的节能与排放控制技术得到了越来越多的重视与发展。

涡轮机械气动性能优化设计研究

涡轮机械气动性能优化设计研究涡轮机械在工业领域有着广泛的应用，它们被用于飞机发动机、汽车引擎和燃气轮机等众多领域。

然而，在实际应用中，涡轮机械的气动性能常常受到各种因素的影响，如叶片几何形状、气体流动状态以及工作条件等。

因此，对涡轮机械气动性能的优化设计研究至关重要。

1. 涡轮机械的气动性能分析涡轮机械的气动性能与其所处的流动环境密切相关。

在分析涡轮机械的气动性能时，需要考虑诸多因素，包括叶片的形状和倾角、进出口流速、进出口流态以及流动损失等。

通过数值模拟和实验验证的方法，可以对涡轮机械的气动性能进行较为准确的分析和预测。

2. 涡轮机械叶片几何形状的优化设计涡轮机械叶片的几何形状对其气动性能有着重要的影响。

传统的涡轮机械叶片采用常见的几何形状，如直线型和S型。

然而，这种几何形状在一定程度上限制了涡轮机械的气动性能。

因此，优化设计涡轮机械叶片的几何形状成为提升其气动性能的一种有效方法。

优化设计涡轮机械叶片几何形状的方法有很多，其中之一是利用计算流体力学（CFD）仿真分析方法。

通过对不同几何形状的涡轮机械进行CFD仿真，可以评估不同几何形状对气动性能的影响，并选择最优几何形状。

此外，基于遗传算法和神经网络等智能优化方法的应用也可以得到更优的叶片几何形状。

3. 气体流动状态对涡轮机械气动性能的影响涡轮机械的气动性能还受到气体流动状态的影响。

气体流动状态包括进口流密度、进口流角和出口流角等。

进口流密度和进口流角对涡轮机械的效率和输出功率有着直接的影响，而出口流角则影响叶片的压力分布和流动损失。

在优化设计涡轮机械的气动性能时，需要综合考虑气体流动状态的影响。

通过对不同流动状态下涡轮机械的气动性能进行实验和仿真分析，可以找到最优的流动状态范围，以提高涡轮机械的气动性能。

4. 工作条件对涡轮机械气动性能的影响涡轮机械的工作条件也会对其气动性能产生重要影响。

工作条件包括进出口流速、温度和压力等。

进出口流速的增加会导致叶片负载的增加，进而影响涡轮机械的效率和功率输出。

涡轮增压器的调整方法

在低叶片速比时 norm 1 1 BSRnorm b
b是由”Efficiency Shape Factor at Low BSR”
在高叶片速比时 norm 1 c BSRnorm 1 2
涡轮机数据拟合的方式
6、计算每一点的质量流量率。
从第2步推出最高效率点的压力比从第1步寻找在最高效率点的质量流量扰最高效率点算出实际的质量流量
确认检测参数的准确性检测阀的升程曲线、阀的流量系数、阀的正时、阀的间隙进气管内的压力的变化及动态变化排气管内的排气背压
2、建立带增压器不带涡轮的模型
在上一步的基础上，增加增压器及相关的进气系统：
在必要的基础上，调整气体质量流量系数达到上一步相应的质量流量的数值。增压器可以用“SpeedRotBoundary”和“ShaftDriven”来定义增压器的转速边界。
如果不相等，调整压气机与涡轮机的效率因子，使它们相等！
注：这一步是必需在流量因子调整后进行！！
5、建立完整的模型
在以上几个步骤完成后，可以对建立一个完整的模型！！
这时要进一步确定的因子有：
1、增压器后的压力与温度 2、中冷器后的气体温度要尽可能与实际的状况进行对比！！
涡轮增压器的特性图
特性图输入的方法：
1、采用SAE文件的格式进行输入 2、采用指针变量的方式进行输入（也就是采用数据点的输入方式） 3、有通用特性图形的概念：根据气体流动相似性的原理，采用相似参数来绘制压气机的特性曲线。
引入数据后必需进行处理：
1、校验实验测试数据 2、进行数据点的拟合插值 3、特性图的扩充，以满足上下限转速的要求。
3、建立一个不带增压、带涡轮的发动机模型
从第一步所建立的模型，增加涡轮及排气管系统。通过调整涡轮的质量流量系数，达到模型第一步所得到的质量流量。与第二步一样，通过转速的边界条件使涡轮的转速达到测量的转速。