针对涡轮增压器高转速工况下止推轴承损坏的现象,以某涡轮增压器为研究对象,分析涡轮增压器轴向气动力随不同工况的变化。建立包含轮背间隙、密封环间隙的增压器压气机与涡轮三维模型,在ANSYS/ICEM中进行网格划分,采用ANSYS/CFX求解器对不同工况下增压器压气机、涡轮的流场进行数值仿真。计算结果表明:随着转速增加,涡轮增压器轴向力合力增大,并且与理论值偏差增大;同一转速下,密封环间隙对于轴向力合力影响较小,而且小密封环间隙气体泄漏量小;同一转速下,随着流量的增加,增压器轴向合力随之减小。

近些年来,以石油为动力的柴油机如何变得更加高效与低耗成为大家热论的话题。而涡轮增压器主要是起到增压减排的作用,气动轴向力深刻影响着整个涡轮增压器的工作效率和稳定性。据统计,气动轴向力的准确计算是目前旋转机械领域的热点和难点,目前大家的热点研究主要针对低转速轴流式涡轮增压器,对涡轮增压器气动轴向力进行深入的研究,期望促进增压器更好地发展。本文对涡轮增压器进行简单介绍,之后对轴向气动力的产生和计算方法进行探讨,最后对不同情况下的轴向力进行对比分析。

采用CFX软件建立弹簧气孔套进气段流道结构有限元模型，并用计算流体力学（CFD）解析流道速度场分布、压力场分布、出口流量变化曲线。模拟可视化分析结果表明:将弹簧气孔套阀杆锥面与柱面直角过渡改为圆弧（半径为0.3mm）过渡，消除了流道转折处涡流;流道出口流量增大22.5%，至1.74×10-4 kg·s-1，最大轴向气动力降低29.4%，至1.2 N。