第4章 涡轮增压器的计算.
mk T1 V1 , p1 T1
相似的基本知识:
凡动力相似的两个流场,其对应的雷诺数Re、马赫数M、弗罗德 数Fr相等。
lv Re ; u v M ; p
v2 Fr gl
mk mk v F v F mk v M p F p
mk F p
4.1.3压气机出口的温度 空气经过压气机压缩后温度升高到T2:
k 1 k p2 1 T2 T1 T1 1 p1 mk
——考虑到向外散热的冷却系数, 1.04 1.1
4.1.4压气机出口的温度 压气机的特性是指压气机的性能参数(πk,ηk)与工作参数 之间的关系式,其数学表达式为: mk , nk , p1, T1
特性参数:
增压比, k
等熵效率, k
1)压比
p02 p2 p2 , 定义:压气机出口压力比进口压力, p , 01 p01 p1
考虑到压气机进出口前的压力损失, p2 pE p2 k p1 p0 p1
pE ——进气总管中的气体压力;
p0 ——环境压力;
p2 ——进气管路中的总压降; p1 ——压气机进口的进气管或进气滤清器的总压降; 2 mk p1 p10 mk 0
k k V288 , n288
k k V288 , n288
4.2压气机特性的数值表示
4.2.1网格法 数组储存, 插值求解,拉格朗日3×3点插值
二元拉格朗日3×3点插值法:
二元函数f(x,y)的第一变量x的节点值为xi,第一变量y的节点值为yj, 其对应节点上的函数值为fij,对于不是节点上的(x,y),分别取 最靠近x的三个点(xq ,xq+1, xq+2 )和最靠近y的三个点(yp , yp+1, yp+2 ),用二元拉格朗日3×3点插值进行计算。
如果忽略压力损失, k
p2 pE p1 p0
2)流量
表示压气机的通流能力,有以下几种表示形式:
3 m ( kg / s ) 或 V ( m / s) a.质量流量或容积流量 k k
通常取进口状态的容积流量:
mk RT1 V1 1 p1
mk
b.流量相似参数
为了示压气机特性不受进口条件的限制,通常用相似参数来绘 制通用特性,采用的相似流量有:
mk p2 F RT
mk RT R mk T Fp F p
V1 v F v
M v p
Байду номын сангаас
V1 F V1 F p
V1 V 1 1 F RT F R T
F
V1 p p RT
nk
60 u2 D2
c.折算流量 将任意大气条件下取得的流量折算到标准大气条件下的流量, 更具相似条件应满足: Vcor V1 mcor T0 mk T1 T0 T1 p0 p1 由此的折算流量为: p0 mcor mk p1
4.1.2压气机消耗的功率 稳定工况时压气机消耗的功率按下式计算:
k 1 k p mk c pT1 2 1 p1 mk h2 s h1 k k mk k mk
k 1 k mk T1 R k p2 1 k mk k 1 p1
h2 s h1 c p T2 s T1 k c p T2 T1 h2 h1
还可以用无因此参数ψ作为压气机结构及流动完善程度的指标, ψ称为压力系数,其定义为:
2 h2 s h1 u2 2
u2 ——压气机工作轮外径处的圆周速度;
60 u2 nk D2
第4章 涡轮增压器的计算
4.1压气机的稳流特性 4.2压气机特性的数值表示 4.3涡轮的稳流特性 4.4涡轮的变工况性能预测 4.5涡轮的简化解析式 4.6脉冲涡轮的工作特点及计算公式 4.7涡轮增压器的相似模化在循环模拟中的应用 4.8涡轮增压器的基本方程
4.1压气机的稳流特性
4.1.1压气机的主要参数 流过压气机的空气流量,mk 压气机转速,nk 工作参数: 压气机进口总压, p01 压气机进口总温, T01
q2 p 2 x - xs y - yl f x, y x x i q j p s q i s l p y j - yl s i l j
3)压气机转速
压气机的转速: nk (r / min)
nk 相似转速: T1
换算转速:ncor n288 nk
288.15 T1
4)等熵效率
定义:指气体由状态1(p1,h1)压缩到状态2 (p2,h2)时 等熵压缩功与压气机实际消耗的总功之比,即:
k 1 k p2 T1 1 p1 T2 T1
T1 101325 mk p1 T0 288.15 T1
Vcor
T0 288.15 V1 V1 T1 T1
d.流量系数 压气机的通流能力还可以用无因次参数φ表示:
V1 4V1 A2 u2 D22 u2
D2 ——压气机工作轮外径; u2 ——压气机工作轮外径处的圆周速度;
k k mk , nk , p1, T1
k k mk , nk , p1, T1
如果压气机进口条件不变:
k k mk , nk1
k k mk , nk
称为压气机的流量特性,一般有稳流实验得到。
如果压气机进口条件不变:
mk T1 nk1 k k , p1 T1 mk T1 nk1 k k , p1 T 1