摘要：转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标。基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型。考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型。仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律。为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考。

摘要：综合考虑温黏效应和热膨胀导致的半径间隙变化,结合动载作用下的非线性油膜力,考虑压力流和剪切流对摩擦力矩的共同影响,建立了更为精确的涡轮增压器浮环轴承系统温度预测模型。在涡轮增压器浮环轴承试验台上对回油温度进行实测,并对仿真结果进行对比分析。研究结果表明:仿真所得结果与试验所测结果有较好的吻合性,证明了温度预测模型的准确性;温度和转速变化关系接近线性,温升、黏度、环速比和轴承间隙等变化均在合理范围之内,浮环轴承工作状态良好。

摘要：如何实现涡轮增压器气膜密封在低速状态的低漏油和高速状态的低窜气、高刚度是其设计的关键问题。以泵出型螺旋槽、八字复合型槽和雷列台阶复合型槽油气密封作为研究对象,基于双相雷诺模型数值求解了三种型槽油气密封的流场分布,测试了不同工况下气膜密封的气膜厚度和介质泄漏,对比研究了宽速域范围内三种型槽油气密封的泄漏和成膜特性,重点分析了槽深、螺旋角和泵出槽长比等关键结构参数对八字复合型槽油气密封泄漏和成膜特性的影响规律。结果表明:泵出型螺旋槽密封因具有最小的漏油量可作为低速状态的优选方案,八字复合型槽密封因具有显著更低的窜气量和更大的气膜刚度可作为高速状态的优选方案,不过这依赖其槽深、螺旋角和泵出槽长比的合理设计;在一定的工况和结构参数时,复合型槽密封有望在端面形成明显的油气径向分界面,从而实现油气近零泄漏。

摘要：涡轮增压器是特种动力装备的重要动力部件,良好的密封是保证涡轮增压器正常工作的关键因素,而叶轮高速运转引发的压力不均则是泄漏的重要原因.基于流体力学分析方法建立有限元模型,研究了一种离心泵式密封结构的内部流场分析及流动特性,探讨了压气机端泄漏量、内部压力在不同转速和窄隙出口负压等工况下的变化规律,验证了该密封结构的油气密封性能.结果表明,受高速离心效应影响,该密封结构具备良好的防止压气机端漏油效果,高速运转时会产生漏气.研究结果为改进涡流增压器密封结构提供了参考依据.

摘要：以泵出型螺旋槽油气密封为研究对象,基于油相和气相连续性方程推导并建立了油气密封流场求解的双相雷诺模型,采用有限体积法离散和编程求解获得了油气密封介质流场分布,对比分析了商用软件VOF模型、单相雷诺模型和双相雷诺模型在求解油气密封流场中的计算精度和效率,研究了密封间隙、油气比、转速、介质压力等运行参数和密封环尺寸对油气密封流场和稳态性能的影响,重点探讨了油气密封近零泄漏特性及其关键影响因素。结果表明,提出的双相雷诺模型求解方法是一种高精度、高效率的油气密封流场数值模拟方法,具有与商用软件VOF模型近似的精度,但计算时间降低1个数量级;油气密封的介质泄漏特性和近零泄漏压差主要受到密封间隙、转速和端面宽度的影响,通过上述参数的合理取值有望实现油气介质的零泄漏。

摘要：超临界二氧化碳动力循环系统对实现节能减排的目标有着十分积极的作用。针对一种箔片气体动压轴承结构建立了计算模型,并通过拟合非理想状态气体超临界二氧化碳的密度与压力之间的关系,基于传热学模型和气体润滑能量方程分析了轴承气膜温升,结合实际运行过程中出现的湍流效应修正润滑气体雷诺方程、耦合力学分析模型和能量方程,分析S-CO_(2)介质箔片气体动压轴承的静特性,并与空气作为介质进行对比分析不同系统参数和湍流参数对轴承特性的影响规律。结果表明:相较于空气而言,使用超临界二氧化碳作为润滑介质的箔片气体动压轴承具有较高的承载力,而且在一定范围内随着轴承直径和宽度的增加、偏心率的上升、轴承间隙的减小、转速的提高等,轴承承载力均可以增大;对于湍流影响因素来说,在一定范围内随着局部雷诺数和湍流系数的增加、气体动力黏度和密度的提高、高温环境下环境温度的降低等,轴承承载力将会增大。

摘要：针对涡轮增压器压气机叶轮背部压力低于轴承腔内压力导致的漏油问题,对压气机端密封部件建模,仅保留甩油环部分,建立不同结构甩油环的两相流动模型。模型采用多运动参考系描述各组件运动,分析不同结构甩油环在不同转速、负压下的工作效果,分析不同结构甩油环的作用机理,并通过优化甩油环结构改善其工作性能。研究表明:高速条件下,离心泵甩油环相较于一般甩油环,有效改善了造成漏油的压力分布,转速越高,效果越好,但其压力分布曲线呈现明显的S形,压力分布不均匀限制了其极端工况下的密封性能;改进结构的甩油环的流域压力分布较均匀,但压降幅度较低,当负压比较低时,改进结构甩油环的性能不如离心泵甩油环。通过对甩油环的计算分析及结构优化,提升了甩油环的工作性能,为涡轮增压器压气机端密封性能的改进提供了一种新的思路。

摘要：滑动轴承中油膜的流态与速度、间隙及油的粘度等因素有关,不同位置油膜的流态也非一样。为了解油膜从层流到紊流的变化情况,验证理论计算模型的准确性,利用相似原理搭建了的圆柱滑动轴承油膜全流态可视化试验台,通过试验观察并记录了圆柱滑动轴承中不同直径、速度、间隙及粘度油膜流态的变化情况,实现了油膜流态的影像采集,初步比对分析后总结了油膜层流、紊流及过渡区域油膜的变化趋势,为以后研究复杂结构轴承油膜流态奠定了基础。

摘要：浮环外表面周向槽宽度结构参数会影响外膜压力分布,进而对高速轻载涡轮增压器转子系统非线性振动特性产生显著影响。基于流体润滑机理和有限元理论,建立了包含轴系集总运动方程、浮环轴承瞬态温度模型、润滑油黏温方程以及轴承间隙热变形方程在内的涡轮增压器轴系热-流-固耦合的综合模型,并提出了一种有效的求解策略。通过与试验数据对比,验证了该综合模型的准确性和可靠性。以某柴油机用涡轮增压器转子系统为例,通过三维振动瀑布图研究不同周向槽宽度在低(50℃)、中(90℃)、高(130℃)3种入口油温下转子系统频域瞬态振动响应。结果表明:相对于全圆瓦浮环轴承支撑的转子系统,当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm时,在不同入口油温下转子系统内膜涡动、振荡的转速区间逐渐缩小,振动幅值均大幅降低;但随着周向槽宽度和入口油温的增加,外膜承载力降低,转子系统呈现出刚性运动,即零频振动,并且零频振动幅值高于低频振动,成为主导频率。当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm:入口油温为50℃时转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和83%;入口油温增加至90℃时,转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约38%、75%和82%;入口油温增加至130℃时,最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和79%。因此,对于不同的入口油温,周向槽浮环轴承可使转子系统的振动幅值大幅降低,有利于提高转子系统的稳定性,结论可为周向槽浮环轴承的参数设计提供理论参考。

摘要：在相继增压系统切换过程中增压器轴向力的变化会严重影响其稳定性,以Garrett TBP4增压器的压气机端为研究对象,建立了压气机全流道计算域并划分多面体网格,设计7个工况,利用CFD研究了相继增压系统切换过程中的切换时间、切换转速、切换出口压力变化对压气机轴向力的影响规律,同时结合内部流场分析轴向力变化机理。结果表明:切换时间主要影响轴向力的突增时刻,切换转速幅值主要影响最终轴向力的大小,切换出口压力幅值主要影响轴向力突增与否;叶片轴向力受流场影响最大。