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随着排放法规的日益严格,对柴油机增压比的要求越来越高,对于作为涡轮增压器中重要部件的离心压气机要求也越来越高。压气机压比的提高常常伴随着大量热量的产生,使压气机不能长时间稳定的工作。而且,压气机出口气体温度升高会降低进气密度,使增压器的增压效果减弱。因此,有必要对压气机进行冷却以保证其工作稳定性,同时提高压气机的性能。 本文针对某型高压比离心压气机,采用NUMECA和CFX商业软件对压气机进行数值模拟计算,得到了离心压气机完整的特性曲线并验证了模型的正确性。 针对该离心压气机,在压气机背盘内设计了冷却结构,并在冷却通道中通入冷却水以带走压气机工作时产生的热量。利用CFX软件对压气机内部流场和外部的冷却结构进行了迭代耦合计算。 确定了不同转速下压气机流场的散热量,将该散热量带回压气机流场中进行计算,得到了传热条件下压气机温度、压比和流量,并与绝热条件进行对比。比较发现采用冷却结构的压气机在中高转速工况下,叶轮叶片和扩压器温度有了明显的降低,在最高转速时,扩压器叶片温度最多可降低28.3K,明显提高了压气机的工作稳定性。但是在低转速工况下,由于压气机本身的温度就不高,冷却结构对压气机的影响不大。 采用冷却结构后,压气机的各参数都有了改善。通过分析冷却后压气机的流场发现,压气机内部的流动在冷却后变得更加均匀合理,直接表现为压气机出口处气体的流量和压比发生了变化。冷却后,各转速下压气机的流量和压比都有所提高,压气机的稳定工作范围有所增加,流量范围扩大了4%,压比范围扩大了5%。同时压气机的效率有较大的提高,最高效率能够达到84.3%,压气机出口气体密度增加了0.5%。