涡轮增压器涡轮BPF噪声试验研究

李伟，李国祥，马超，刘莹，张健健，付丽娇，苗熠芝，张晓林,3

1. 山东大学 能源与动力工程学院，山东 济南 250061；2. 康跃科技股份有限公司，山东 寿光 262718；3. 机械工业内燃机增压系统重点实验室，山东 寿光 262718

0 引言

在现代汽车行业，几乎所有柴油机和大部分高性能汽油机都采用涡轮增压技术。发动机小型化及强化程度增加导致增压器转速及压比不断提高，而涡轮功率和声功率随叶轮出口线速度呈几何级数增加[1]。现代涡轮机高效率和宽流量的设计增加了叶片平均应力，导致涡轮叶片通过频率(blade passing frequency，BPF)噪声呈增加趋势[2]，尤其在发动机低转速区域，涡轮BPF噪声容易与背景噪声区别出来，人耳对此频率段比较敏感，涡轮BPF噪声问题愈加突出，成为增压内燃机亟需解决的技术难题之一。

国内外学者对涡轮机流场及涡轮BPF噪声进行了大量研究。Simpson等[3]对无叶涡轮壳进行非定常计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析及试验研究，发现在流道喉舌区域涡轮进口静压呈明显周向不均匀性分布；Miller等[4]研究发现在喉舌区域涡轮进口静压呈轴向不均匀性分布；Suhrman等[5]研究了不同喉舌设计对涡轮效率及可靠性的影响。Carrion等[6]在高风速下观察到叶片的大量变形；Azadeh等[7]研究了涡轮叶片厚度分布对应力及效率的影响；郑光清等[8]试验研究发现适当增加喉舌到涡轮叶片距离可以改善涡轮BPF噪声。

本文中主要研究流道喉舌和涡轮叶片数量对涡轮BPF噪声的影响，在数值分析及试验研究基础上，提出改善涡轮BPF噪声的方案。……