涡轮增压离心压气机非对称扩压器扩稳机理研究

涡轮增压技术是内燃机节能减排、满足未来严格排放法规的核心关键技术之一。随着能源与环境问题的日益凸显，要求柴油机不断提高增压比，同时汽油机采用涡轮增压技术缩小排量也成为各大汽车企业的战略选择，这就对离心压气机的稳定工作范围提出了更高的要求，使得离心压气机的流动稳定性问题非常突出，成为制约内燃机节能减排的主要瓶颈之一。.涡轮增压离心压气机蜗壳结构在周向上固有的非对称性，导致压气机在非设计工况下流场结构周向不均匀；但传统流动控制措施都是基于轴对称假设，忽略了此流场结构的非对称性。申请人基于涡轮增压离心压气机固有的非对称流场特征，提出了"非对称流动控制"思想。扩压器是影响涡轮增压离心压气机稳定性的关键部件之一；本项目基于上述思想，探索非对称扩压器的扩稳机制及扩稳新方法，以期实现涡轮增压离心压气机稳定工作范围的大幅度拓宽，从而满足高增压柴油机和涡轮增压汽油机对离心压气机宽广工作范围的迫切需求。

涡轮增压技术是内燃机节能减排、满足未来严格排放法规的核心关键技术之一。随着能源与环境问题的日益凸显，要求柴油机不断提高增压比，同时汽油机采用涡轮增压技术缩小排量也成为各大汽车企业的战略选择，这就对离心压气机的稳定工作范围提出了更高的要求，使得离心压气机的流动稳定性问题非常突出，成为制约内燃机节能减排的主要瓶颈之一。. 涡轮增压离心压气机蜗壳结构在周向上固有的非对称性，导致压气机在非设计工况下流场结构周向不均匀；但传统流动控制措施都是基于轴对称假设，忽略了此流场结构的非对称性。申请人基于涡轮增压离心压气机固有的非对称流场特征，提出了"非对称流动控制"思想。扩压器是影响涡轮增压离心压气机稳定性的关键部件之一；本项目基于上述思想，探索非对称扩压器的扩稳机制及扩稳新方法，以期实现涡轮增压离心压气机稳定工作范围的大幅度拓宽，从而满足高增压柴油机和涡轮增压汽油机对离心压气机宽广工作范围的迫切需求。. 本项目主要取得了以下五点创新性成果：1）通过试验获得了涡轮增压离心压气机从低转速到高转速的动态特性及失稳模式，建立了涡轮增压离心压气机稳定性模型，揭示了涡轮增压离心压气机复杂失稳模式的物理机理；2）通过试验及非定常数值仿真，获得了涡轮增压离心压气机无叶扩压器内部的非对称流场结构；3）基于涡轮增压离心压气机无叶扩压器内部的非对称流场结构，建立了非对称无叶扩压器设计准则，提出并发展了涡轮增压离心压气机非对称无叶扩压器流动控制新方法，试验结果表明稳定工作范围提高了28.3%；4）通过定常和非定常数值仿真，获得了涡轮增压离心压气机有叶扩压器内部的非对称流场结构、畸变传播规律及其对压气机性能的影响；5）基于涡轮增压离心压气机有叶扩压器内部的非对称流场结构、畸变传播规律，提出并发展了涡轮增压离心压气机非对称有叶扩压器流动控制新方法，试验结果表明稳定工作范围提高了23.5%。. 本项目发表学术论文24篇（含2篇录用），其中SCI收录16篇；在本领域Top1期刊ASME Journal of Turbomachinery发表论文5篇（含1篇录用）。授权美国发明专利1项、中国发明专利1项、日本发明专利5项。获国家科技进步二等奖1项，国防科技进步一等奖1项，国防科技进步三等奖1项。