تحلیل تجربی و عددی بهبود عملکرد توربین توربوشارژر با تغییر زاویه ورودی پره

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان

2 نویسنده مسئول، استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان

چکیده

به دلیل تنوع موتورها در حجم، تعداد سیلندر و توان، توربوشارژر انتخابی برای یک موتور خاص، ممکن است کاملا با موتور منطبق نباشد. در این مقاله با تغییر زاویه ورودی پره توربین توربوشارژر نسبت به توربوشارژر انتخابی و شبیه‌سازی جریان سه‌بعدی داخل آن سعی شده است عملکرد توربین بهبود یابد. نتایج نشان می‌دهد تغییر زاویه ورودی توربین به مقدار حدود 4.7 درجه، عملکرد توربین را حدود 18 درصد بهبود می بخشد. برای راستی‌آزمایی، مجموعه موتور و توربوشارژر روی سکوی آزمایش قرار گرفته و در دورهای مختلف موتور، پارامترهای عملکردی توربین توربوشارژر اندازه‌گیری شده و با نتایج شبیه‌سازی مقایسه شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Rajoo, S., and Martinez Botas R.F., "Experimental Study on the Performance of a Variable Geometry Mixed Flow Turbine for Automotive Turbocharger", IMechE, 8th International Conference on Turbocharging and Turbochargers, Detroit, Michigan, USA, (2006).
 
[2] Padzillah, M.H., Rajoo, S., and Martinez-Botas, R.F., "Influence of Speed and Frequency towards the Automotive Turbocharger Turbine Performance under Pulsating Flow Conditions", Energy Conversion and Management, Vol. 80, pp. 416–428, (2014).
 
[3] Leonard, T., Spence, S., Early, J., and Filsinger, D., "A Numerical Study of Automotive Turbocharger Mixed Flow Turbine Inlet Geometry for Off Design Performance", 6th International Conference on Pumps and Fans with Compressors and Wind Turbines, Beijing, China, (2013).
 
[4]    Otsuka, K., Komatsu, T., Tsujita, H., Yamaguchi, S., and Yamagata, A., "Numerical Analysis of Flow in Radial Turbine (Effects of Nozzle Vane Angle on Internal Flow)", International Journal of Fluid Machinery and Systems, Vol. 9, pp. 126-147, (2016).
 
[5]    Mingyang, Y., Martinez-Botas, R.F, Rajoo, S., Yokoyama, T., and Ibaraki, S., "An Investigation of Volute Cross-sectional Shape on Turbocharger Turbine under Pulsating Conditions in Internal Combustion Engine", Energy Conversion and Management, Vol. 105, pp. 167–177, (2015).
 
[6]    Chiong, M.S., Rajoo, S., Romagnoli, A., Costall, A.W., Martinez-Botas, R.F., and "Non-Adiabatic Pressure Loss Boundary Condition for Modeling Turbocharger Turbine Pulsating Flow", Energy Conversion and Management, Vol. 93, pp. 267–281, (2015).
 
[7]    Bontempo, R., Cardone, M., Manna, M., and Vorraro, G., "Steady and Unsteady Experimental Analysis of a Turbocharger for Automotive Applications", Energy Conversion and Management, Vol. 99, pp. 72–80, (2015).
 
[8]    Galindo, J., Tiseira, A., Navarro, R., Tari, D., and Meano, C.M., "Effect of the Inlet Geometry on Performance, Surge Margin and Noise Emission of an Automotive Turbocharger Compressor", Applied Thermal Engineering, Vol. 110, pp. 875–882, (2016).
 
[9]    Roy, B. D., and Saravanan, R.,"Experimental Turbomatching of Turbochargers B60J68, A58N70, A58N72 and A58N75 for Short Haulage Truck", International Journal of Engineering and Techniques, Vol. 2, pp. 347-359, (2017).
 
[10]    Mohand, M.M., Mohan, A.E., and Habeeb, H.A., "Improving and Analysis Turbine Wheel of Turbocharger for High Performance Engines", Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, Vol. 41, pp. 91-96, (2018).
 
[11]  Chelabi, M.A., Hamidou, M. K., and Hamel, M., "Effects of Cone Angle and Inlet Blade Angle on Mixed Inflow Turbine Performances", Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, Vol. 61, No. 3, pp. 225-233, (2017).
 
[12]  Jiyuan, Tu, Guan Heng, Yeoh, and Chaoqun, Liu, "Computational Fluid Dynamics, a Practical Approach", 3rd Edition, Butterworth-Heinemann, (2018).
 
[13]   Menter, F.R., and Egorov, Y., "A Scale Adaptive Simulation Model using Two-equation Models", 43rd AIAA Aerospace and Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, USA, Paper 2005-1095, (2005).
 
[14]   Menter, F.R., and Egorov, Y., "Development and Application of SST-SAS Turbulence Model in the DESIDER Project", Second Symposium on Hybrid RANS-LES Methods, Corfu, Greece, (2007).
 
[15]   McNaughton, J., Afgan, I., Apsley, D. D., Rolfo, S., Stallard, T., and P. Stansby, K, "A Simple Sliding-mesh Interface Procedure and its Application to the CFD Simulation of a Tidal-stream Turbine", Int. J. for Numerical. Methods in Fluids, Vol. 74, pp. 250-269 (2014).
 
[16]   Bernard, P.S., "Limitations of the Near-Wall k-ε Turbulence Model", AIAA Journal, Vol. 24, pp. 619-622, (1986).