涡轮级及叶轮流场计
算规范
北京理工大学涡轮增压实验室
2008年10月
目录
1.概述 (1)
2.涡轮级网格划分技术 (1)
2.1涡壳网格划分技术 (1)
2.2喷嘴环和叶轮的网格划分技术 (3)
2.3涡轮级网格的生成 (5)
2.4 网格分区及拓扑结构对涡轮叶轮流道网格质量的影响 (6)
2.5附面层网格剖分的要求 (10)
2.6 叶轮网格质量判断准则 (11)
3.边界条件的给定 (14)
4计算区域的选择 (17)
5湍流模型研究 (22)
6 涡轮三维流动计算判别准则 (22)
6.1熵的分布 (22)
6.2静压分布 (23)
6.3马赫数分布 (25)
6.4叶轮进口攻角 (25)
1.概述
车用涡轮增压器使用的小型径流涡轮内的流动具有强烈的三维特征,气流将在几何尺寸很小的通道内从径向转为轴向,加上旋转和各种曲率的影响,造成涡轮内流动非常复杂,因此采用三维CFD方法对涡轮性能和内部流动进行数值模拟也比较复杂,影响计算准确程度的因素主要包括:网格的划分、计算区域的选择、计算边界条件、湍流模型等。本课
题
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采用叶轮机械CFD软件NUMECA的Fine/turbo软件包,对典型的车用增压器涡轮进行数值计算研究,
分析
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上述因素对涡轮性能的影响,并确定涡轮内部流场的判别准则。
2.涡轮级网格划分技术
一个完整的径流涡轮级包含涡壳、喷嘴环和叶轮,涡轮级的网格划分研究选择JK90S增压器作为研究对象,它是径流有叶涡轮增压器,涡轮的主要几何参数和性能参数如
表
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1所示。
涡轮级的网格划分是对涡壳、喷嘴环叶片和叶轮分别划分网格,然后进行整个级的网格生成。
2.1涡壳网格划分技术
JK90S增压器涡轮壳采用双通道梨形360度全周进气,其截面形状如图1所示,截面参数表如表2所示。
图1 JK90S涡轮壳流道截面形状
(如图2所示)。
图2 JK90S涡轮涡壳三维模型
涡壳三维模型建立以后,将模型的iges文件输入到Numeca的Fine/turbo 软件包中的网格生成模块IGG中划分网格。由于涡壳流通区域几何形状复杂,在涡壳网格划分时采用分块的
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
,即将涡壳流道划分为13个块,其中从入口到0-0截面为1块,从0-0截面到360度截面按照每30度划分为1个块共计12块。
整个涡壳网格的质量通过对每一块网格质量的控制来达到。在分别划分各个块网格的过程中,必须注意各个块的网格坐标及坐标方向一致,这是为了保证没有负网格出现。进行涡壳和过渡段分块时,要保证二者相邻面的网格形状大小相同。
从涡壳入口段至0-0截面,采用蝶形网格。从0-0截面到360度截面部分,将流道截面分为3部分如图3所示,其中1和2两部分由于形状比较复杂,采用蝶形网格。
1 2
3
图3 涡壳流道截面分区示意图
最后完成的涡壳网格如图4 所示。涡壳总网格642874,分成14块,最小正交性12.99,最大网格长宽比714.3,最大网格延展比5.10。
图4 JK90S涡轮涡壳网格
2.2喷嘴环和叶轮的网格划分技术
JK90S涡轮喷嘴环叶片采用气动叶型,其叶片形状和叶型数据分别见图5和表3。
浙公网安备 33021202002483