ターボチャージャーの羽根車の設計と解析(1)

発売日:2021-08-25

INTRODUCTION

Turbochargerが高い総合効率を増加させるためのディーゼル型エンジンで利用されます。効果的に、ターボチャージャエンジンの特定の燃料消費量を用いることにより低減 significantlyれます。コンプレッサインペラとタービンインペラと呼ばれる羽根車の2種類がターボ過給機のいずれかの側に固定しました。どちらのインペラは、圧縮し、同時に空気を拡大するために順次動作するように持っています。セレク&は#116、羽根車の設計のための材料のイオンは、全体的な効率を決定する際に重要な役割を果たしています。インペラ材料が加工時に入ってくる圧縮空気の高い圧力に耐えなければなりません。多くの材料は、ディーゼルエンジンに使用される羽根車の性能を向上させるための研究者が実験しました。インペラ角は、ターボチャージャのパフォーマンスに重要な影響力を果たしています。 はインコネル合金は、従来のターボチャージャの既存の種類を超える15%の改善を示し、その材料特性を用いて選択し、シミュレートしました。ニッケル合金やチタン材料はまた、ターボチャージャーの羽根車でその implementationに向けて多くの研究者によって実験を行いました。種々の複合材料はまた、インペラによって必要とされる特定の特性を一致させるための研究者によって開発され、実験を行いました。課題は、コストのかかるプロセスであるニアネットシェイプ加工での羽根車の生産嘘でその効果的なアプリケーションのための複合材料の転換に直面しました。だから、そのプロパティを増強することによって、既存の合金の使用は、多くの研究者によって行われます。 present研究では3つの材料は、ニッケル、構造用鋼やチタンは、分析のために考慮されたと言います。これら3つの材料の材料特性を考慮しました。インペラの3Dモデルは、CREO software.Theを使用して設計されたモデルは、ANSYSソフトウェアwher&は#101に輸出された作成しました。静的構造解析、熱解析、対応する材料特性を近似することにより行いました。主応力とひずみの条件が完全に熱流束のプロパティと一緒に分析した。

 

\\ STUDY OFnOBJECTIVES

・のインペラを設計します3つの材料(ニッケル、構造用鋼、チタン)を用いCREOソフトウェアを使用してターボチャージャ。

・上記指定された材料のためのインペラの構造及び熱分析を実行する。

・議論し、その結果を比較して、最高の材料は、インペラの用途のために選択されます。

 

EXPERIMENTATION

の使用羽根車の寸法をこの調査のため、実際のディーゼルエンジンのターボチャージャーから取得されます。寸法を測定し、これをCREOソフトウェアを使用して3Dモデルの開発のために使用されます。次のように、この研究のために考慮インペラの画像は、図1に示されている

 图片1.png

は構造用鋼、チタン合金、ニッケル合金材料の

の特性は、選択されました分析のために、それぞれ表1、図2および図3に示されています。材料特性に基づいて必要な寸法をCREOソフトウェアを使用して設計したと仮定する。幾何学的なファイルにエラーがファセット間の頂点ルールに、ファセット、幾何学的なデータの冗長性と頂点の重複を解析することにより、慎重にチェックされています。今幾何学的なエラーを確認した後、 の作成ソリッドモデルは、質量、体積、密度などのマスプロパティの計算のためにチェックされています。マスプロパティの計算を分析した後、慎重に作成された3Dモデルは、さまざまなベンダーのソフトウェア間で簡単にファイル転送を容易にするために、製品データの交換のための標準と呼ばれるニュートラルファイル形式にエクスポートされています。

图片2.png

 

の有限要素解析は別に3つのすべての前提と材料の上に行きました。静的構造解析と熱解析を行いました。どちらの解析は、ANSYSのバージョン14.5のソフトウェアを用いて行きました。すべての材料の有限要素解析は、以下の図面で詳細に説明します。 ANSYSバージョン14.5にロードされ、インペラのモデルを図2.に示されている羽根車をロードし、次いで細かく非常に正確な結果を確保するための六面体エレメントを使用してメッシュに分割されています。噛合インペラ設計の画像は、図3に示されている

 图片3.png图片4.png

は、インペラを固定するための

の制約は、回転速度は、n \\指定と\\使用nmaximum圧力条件は、それぞれ図4、図5、図6に示されています。 

 图片5.png图片6.png图片7.png


RESULTSと考察

FEA構造用鋼\\の結果のn

の構造用鋼の有限要素解析が、すなわち静的構造及び熱分析を二つの重要な特性を分析するために行きました。総変形、等価応力解析、構造用鋼の等価歪解析は、それぞれ図7、図8、図9に示されている

图片8.png图片9.pngの総熱流束と指向熱構造用鋼用フラックス解析は、それぞれ図10および図11に示されている。图片10.png

 

图片11.png           \\構造用鋼のnFigure 10の総熱流束    

は構造用鋼の图片12.pngFigure 11指向性熱流束


FEAの結果チタン合金の

の合計変形、等価応力分析は、チタン合金の等価歪解析は、それぞれ図12、図13、図14に示されています。チタン合金の総熱流束と方向熱流束解析は、nrespectively \\図15及び図16に示されています。同じ手順は、静的構造解析

AND構造用鋼等のチタン合金の熱分析のために追跡しました。同じ constraint及び回転速度を考慮した。  

图片13.png      は               Figure 12総変形チタン合金のための   

\\チタン合金\\ためnFigure 13相当応力のn图片14.png

Figureチタン合金14.相当歪み图片15.png




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