4.3 马赫数分布

  马赫数分布见图5：沿气体流动方向，马赫数呈递增趋势，在喷嘴环叶片出口，马赫数最高，速度最大。整个喷嘴环流道内马赫数均小于1，与预期设计亚音流叶片相吻合。

  
大开度马赫数分布 

小开度马赫数分布

图5 不同开度马赫数分布

  由于前缘的滞止，大开度时前缘点附近速度有明显降低趋势，相应马赫数显著降低；尾缘部分，由于气流撞击引起尾缘流动损失，使尾缘点附近速度降低，相应马赫数降低。

  流动轨迹线分布见图6，喷嘴环通道内流动轨迹线与叶片型线相吻合，本设计所得到叶片通道内型线较理想。

  
大开度速度分布流线图 

小开度速度分布流线图

图6 不同开度流线分布

  4.4 性能参数

  流量、转速等的变化，喷嘴环气动性能也会随着不同的工作状态发生变化，由于边界条件和计算中没有考虑涡轮叶轮的扰动等因素，计算结果和实际存在一定的误差，但相对两个状态的计算，采用的计算方法一致，具有可比性，通过相对比较可知：大开度时喷嘴性能优于小开度，可变喷嘴在调节范围内喷嘴环效率最大变化为12.49%，具体比较见表1。

表1   大小开度气动性能比较

  5 结论

  计算分析表明，我们设计的AVNT径流涡轮增压器喷嘴环设计较理想；喷嘴环通道内型线与气体流动流线接近；前缘滞止和尾缘气流交汇均引起相应的流动损失。为降低喷嘴流动损失提高涡轮效率，从气动模拟考虑可进行如下结构优化以提高性能：

  ⑴ 针对前缘点阻挡滞止，可通过调整安装角、减小逆流面积进行优化；
  
  ⑵ 针对喷嘴环尾部的优化，应力求尾部曲线段光滑过渡，减弱气流撞击损失。

  ⑶ 针对喷嘴环叶片整体形状而言，从模拟结果来看，该设计叶片通道未有涡流、横流、气流脱离等现象，设计较合理，若进一步提高设计，可对不同曲线段的连接处进行优化，力求型面曲线连续光滑过渡，以获得低流损翼形叶型[4]。(e-works)

    [参考文献]

[1] 王航、黄若等，JK80VNT增压器开发研究，内燃机工程，2004年第3期
[2] 冀春俊，微型燃气轮机向心透平气动性能的数值研究，硕士学位论文，中国大连：大连理工大学，2005
[3] 朱大鑫，涡轮增压与涡轮增压器，中国大同：兵器工业第七○研究所，1997
[4] 田永祥，涡轮增压器喷嘴叶片低流损翼形型线设计计算方法研究，硕士学位论文，中国山东：山东大学，2004
[5] AEA Technology plc.  CFX 参考手册，AEA Technology  Engineering  Software，1999
[6] 郭鹏程、刘胜柱等，基于多块网格技术的离心泵叶轮CFD分析，中国农村水利水电，2004年第1期