增压器蜗壳出口流场测试分析

　　在柴油机中存在一系列复杂的气体流动问题,如气缸内、进气系统、排气系统、涡轮增压器、中冷器等。近年来国内外编制了大量的模拟计算程序,为预 测上述气体流动起到了积极的作用。但这种模拟计算,因上述系统中的有关零件的结构形状复杂等,是不易获得精确结果的。为了优化柴油机的工作过程、提高其性 能,尤其为了降低柴油机的有害排放物,对上述气体流动过程进行实际测量是非常必要的。上述流动是非常复杂的,对流速测量技术提出了越来越高的要求。进入 90年代以后,随着光纤技术、芯片技术、激光技术、数字信号处理技术、图像图形处理技术、计算机处理技术日益成熟和完善,流动测量技术也随着得到了新的发 展,为测量上述一系列复杂的气体流动提供了充分的技术支持。

　　为了解涡轮增压器蜗壳内流场,以便设计性能良好的蜗壳,有必要对其进行较详细的测量。作为“车用发动机变截面涡轮增压技术系列研究”的一部分, 本文首先介绍了流动测量技术的进展,以确定合适的测量手段,然后用IFA300热膜风速仪测量了双舌型变截面涡轮增压器(VGT)和GJ80型涡轮增压器 蜗壳内的速度场,最后指出了使用热膜风速仪应注意的几个问题。

　　热线热膜风速仪技术的新发展50年代以前的风速仪大都是恒流式风速仪(第1代热线热膜风速仪),50年代以后,随着电子技术的进步,恒温式风速 仪(第2代热线热膜风速仪)反应快、时间常数小的优点得到了发挥,因而恒温式风速仪几乎垄断了整个风速仪市场。1985年开始出现了计算机处理的热线热膜 风速仪系统,甚至利用了CPU技术,发展了智能型热线热膜风速仪系统,例如TSI公司的IFA100/200型智能化流动分析仪。1992年出现了根据预 移相型的热线热膜风速仪原理制成的IFV-900型智能流速测量系统(第3代热线热膜风速仪)[1],1995年美国TSI公司根据预移相型原理制成了 IFA300A型研究用恒温热线热膜风速仪,实现了全计算机控制和自动电桥最佳化调整。本文使用的IFA300型热线热膜风速仪具有使用操作方便、响应频 率高、软件功能丰富等优点,为测量蜗壳等内部流场提供了有力的技术支持。

　　用热膜风速仪测量涡轮增压器蜗壳内速度场

　　1.热膜风速仪的标定

　　首先必须对所使用的热膜探针进行标定。图1为标定系统示意图。

　　已由LDV校核过的标定仪直接与空气压缩机相联。空气经空压机压缩,压力提高到0.6MPa后,经标定仪本身含有的过滤器、压力调节器、流量调节阀和整流网栅等进入标定仪腔体,然后自喷嘴射出。

　　通过调节标定仪上的压力调节器和流量控制阀,可在其喷嘴出口提供设定流速的低湍流度自由射流。喷嘴进出口压差由SYJ-AD10精密数字压力计测得。标定仪上装有探针旋转保持器,以改变气流与探针的相对角度。