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船用高压比大流量增压器涡轮多学科设计优化 被引量:5
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作者 李磊 敖良波 +1 位作者 李元生 岳珠峰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期574-579,共6页
针对船用高压比大流量增压器涡轮的多场耦合问题,综合考虑学科间耦合、相互影响,利用反距离加权平均插值函数实现气压、温度到结构域的传递,网格重生成技术实现结构变形向气动分析模型的传递,建立了考虑气动、传热、强度、振动几个学科... 针对船用高压比大流量增压器涡轮的多场耦合问题,综合考虑学科间耦合、相互影响,利用反距离加权平均插值函数实现气压、温度到结构域的传递,网格重生成技术实现结构变形向气动分析模型的传递,建立了考虑气动、传热、强度、振动几个学科的增压器涡轮多学科可行(MDF)分析模型,在优化算法的驱动下实现了多学科设计优化。在MDF分析模型中,经过3次迭代实现了耦合系统的求解;在优化过程中,针对造型参数众多所导致优化设计规模巨大的问题,开展造型参数的主效应分析,选取对性能影响的主要参数作为设计变量,以加权平均方法权衡各个学科之间的矛盾,实现增压器涡轮综合性能的提高。 展开更多
关键词 工程力学 增压器涡轮多学科设计优化 多学科可行方法 耦合信息传递 主效应分析
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增压器涡轮非设计工况多目标气动优化
2
作者 刘正先 高浩 +2 位作者 李孝检 程江华 郭磊宏 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期134-143,共10页
为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损... 为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损失涡轮设计工况气动性能的前提下,实现了非设计工况等熵效率和比功率的提升。优化后涡轮在大膨胀比工况点等熵效率提高2.03%、比功率提升2.78%。引入熵产率理论并结合涡轮流场分析,得出气动性能提升的机理:转子入口攻角减小、尾缘附近流动均匀性提升,入口及尾缘附近流动分离改善、高熵产率区域减小,气动损失降低;转子出口相对马赫数降低,余速损失减小,等熵效率提升;叶片吸力面载荷降低,前缘负载荷问题改善,转子整体扭矩增大,涡轮比功率提高。文章为增压器涡轮非设计工况气动优化及流动新机理解析提供了有益参考。 展开更多
关键词 增压涡轮 纯径向造型 设计工况 多目标气动优化 熵产率分析
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柴油机涡轮增压器喘振优化设计
3
作者 牟海峰 《内燃机与配件》 2025年第2期37-39,共3页
针对某型号柴油机涡轮增压器在1200~1800 r/min转速区间内出现的严重喘振问题,本文开展了喘振机理分析和优化设计研究。从压气机气动优化、涡轮-压气机匹配优化、进排气系统优化三个方面开展了优化设计。优化后完全消除了喘振故障。
关键词 柴油机 涡轮增压 喘振优化
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船用大流量增压器低损耗高稳定性径向轴承优化设计
4
作者 申华 刘扬 +2 位作者 陈世凡 周东 周黎 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第10期100-106,共7页
针对某船用轴流涡轮增压器的径向轴承进行性能优化设计,采用数值模拟方法,对比分析不同的轴承油楔结构参数和滑油参数对径向轴承油膜特性的影响;之后开展了径向轴承油楔结构优化设计、供油参数、油楔公差等和转子稳定性的分析。结果表明... 针对某船用轴流涡轮增压器的径向轴承进行性能优化设计,采用数值模拟方法,对比分析不同的轴承油楔结构参数和滑油参数对径向轴承油膜特性的影响;之后开展了径向轴承油楔结构优化设计、供油参数、油楔公差等和转子稳定性的分析。结果表明,油楔宽度L变化对轴承功耗影响最大,而对轴承油膜厚度、油膜压力、油膜温度等参数有一定影响;经优化后的径向轴承-转子系统的运行稳定性得到大幅提升,径向轴承优化后降低了机械功耗3 kW以上。对径向轴承参数的分析方法和结论,对该船用大流量涡轮增压器径向轴承设计具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 船用涡轮增压 径向轴承 性能优化 低损耗 稳定性
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小排量国Ⅵ柴油机涡轮增压器喘振优化设计
5
作者 周成尧 马超 +2 位作者 周马兰 张舰 杨娇 《车用发动机》 北大核心 2024年第2期75-82,共8页
匹配某小排量国Ⅵ柴油机时,增压器压气机出现了喘振现象,导致发动机扭矩明显降低,需要设计一款新型压气机。通过加大压气机叶片θ角、叶片出口β角、叶片弦长、叶轮进口尺寸、叶轮出口宽度,减小扩压器出口与叶轮出口直径的比值,设计了... 匹配某小排量国Ⅵ柴油机时,增压器压气机出现了喘振现象,导致发动机扭矩明显降低,需要设计一款新型压气机。通过加大压气机叶片θ角、叶片出口β角、叶片弦长、叶轮进口尺寸、叶轮出口宽度,减小扩压器出口与叶轮出口直径的比值,设计了优化方案。进行了优化方案和原方案的压气机性能仿真计算、增压器台架压气机性能试验、发动机台架增压器性能匹配试验,结果表明:优化方案改善了压气机小流量区域的稳定性,提高了堵塞流量;在发动机全转速范围内,流量减小时压比特性曲线斜率始终为负,压气机运行稳定,未发生喘振;发动机可以加载到最大设计扭矩,提升了发动机的动力性能。 展开更多
关键词 柴油机 涡轮增压 压气机 喘振 叶轮 优化设计
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基于声信号多域复合特征的涡轮增压器喘振识别
6
作者 张书焓 李欣 +3 位作者 刘海 刘芳 马磊 郝晓静 《内燃机学报》 北大核心 2025年第3期279-287,共9页
以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象,开展基于非侵入式的声信号的增压器喘振识别研究,提出了一种基于声信号多域复合特征的涡轮增压器喘振识别方法.通过增压器喘振复现试验采集了喘振声信号数据,建立了喘振声信号数据库.从时域、频... 以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象,开展基于非侵入式的声信号的增压器喘振识别研究,提出了一种基于声信号多域复合特征的涡轮增压器喘振识别方法.通过增压器喘振复现试验采集了喘振声信号数据,建立了喘振声信号数据库.从时域、频域和倒谱域多域角度遴选,并提取获得多个增压器喘振声信号特征;采用随机森林算法计算了各特征对喘振的贡献度,选择核心贡献度特征组合成一个多域复合特征,作为喘振声信号敏感特征用于增压器喘振识别.利用支持向量机建立喘振识别模型,以识别准确率为目标,应用鲸鱼优化算法优化支持向量机核函数系数.通过增压器台架试验获得多组声信号,求解声信号多域复合特征,以此验证喘振识别模型的准确性,模型识别准确率可达99%以上. 展开更多
关键词 涡轮增压 喘振识别 声信号 鲸鱼优化算法
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船用柴油机涡轮增压叶片的计算机辅助设计优化
7
作者 马素静 孙兴华 杨东 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第22期182-185,共4页
使用经验公式和物理试验法对涡轮增压叶片进行优化设计存在周期长、成本高的弊端,本文将计算机辅助设计方法应用到船用柴油机涡轮增压叶片设计中,完成了涡轮增压叶片二维结构、三维结构的基本设计,并对其进行气动性能仿真。使用等熵效... 使用经验公式和物理试验法对涡轮增压叶片进行优化设计存在周期长、成本高的弊端,本文将计算机辅助设计方法应用到船用柴油机涡轮增压叶片设计中,完成了涡轮增压叶片二维结构、三维结构的基本设计,并对其进行气动性能仿真。使用等熵效率作为叶片优化设计的评价指标,研究了叶片进口角和等熵效率之间的关系。研究结果表明,计算机辅助设计方法可以大幅度提升设计效率,并实现了叶片设计、仿真反馈、优化设计、再反馈的闭环效果。 展开更多
关键词 柴油机 涡轮增压叶片 计算机辅助 ANSYS 设计优化
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涡轮叶片多学科可靠性及稳健设计优化 被引量:14
8
作者 贺谦 李元生 +1 位作者 温志勋 岳珠峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期193-197,共5页
为了得到一种适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性及稳健性的多学科设计优化方法,将6sig-ma可靠性及稳健设计优化方法与多学科可行方法(MDF)相结合,采用二阶Taylor展开法进行可靠性及稳健性分析,实现了涡轮叶片多学科6sigma可靠性... 为了得到一种适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性及稳健性的多学科设计优化方法,将6sig-ma可靠性及稳健设计优化方法与多学科可行方法(MDF)相结合,采用二阶Taylor展开法进行可靠性及稳健性分析,实现了涡轮叶片多学科6sigma可靠性及稳健设计优化。使用Kriging近似模型并不断提高模型精度,解决了多学科可行方法计算量较大的问题。实例分析表明,与确定性多学科设计优化相比,采用该方法得到的涡轮叶片可靠性及稳健性均有大幅度提高,同时设计目标最优,满足工程应用的要求,验证了该方法在工程应用中的可行性。 展开更多
关键词 涡轮叶片 可靠性及稳健设计优化 多学科设计优化+ 多学科可行方法+
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基于多学科涡轮叶片气动设计优化 被引量:18
9
作者 舒彪 韩前鹏 邓家禔 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期714-719,共6页
涡轮叶片设计涉及到的学科有气动、强度、振动、结构、工艺、材料及传热等。由于其设计过程的复杂性,本文主要在气动、强度和传热3个学科的基础上,针对某型号涡轮级叶片的气动设计进行仿真优化分析的基础研究。其中涉及到涡轮叶片气动... 涡轮叶片设计涉及到的学科有气动、强度、振动、结构、工艺、材料及传热等。由于其设计过程的复杂性,本文主要在气动、强度和传热3个学科的基础上,针对某型号涡轮级叶片的气动设计进行仿真优化分析的基础研究。其中涉及到涡轮叶片气动设计过程中的参数化建模、设计优化仿真集成以及设计优化模型的建立等,同时分析了设计中存在多变量优化策略的实施,初步实现了涡轮叶片在气动设计过程中耦合流场、应力场和温度场的优化仿真计算,最后对优化前后的结果进行对比分析。 展开更多
关键词 多学科 涡轮叶片 参数化建模 设计优化 仿真分析
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涡轮增压器轴向力稳态数值模拟及优化 被引量:8
10
作者 李庆斌 胡辽平 +2 位作者 杨迪 曹刚 闫海东 《车用发动机》 北大核心 2012年第4期10-14,共5页
采用Numeca数值分析软件建立了某增压器涡轮机及压气机端流场网格模型,并计算出发动机不同转速下涡轮增压器的涡轮端及压气机端的稳态轴向力分布,分析得出由涡轮端指向压气机端方向的轴向力值较大,而由压气机端指向涡轮端方向的轴向力... 采用Numeca数值分析软件建立了某增压器涡轮机及压气机端流场网格模型,并计算出发动机不同转速下涡轮增压器的涡轮端及压气机端的稳态轴向力分布,分析得出由涡轮端指向压气机端方向的轴向力值较大,而由压气机端指向涡轮端方向的轴向力值较小。对压气机叶轮流场进行了分析,发现压气机叶轮背部间隙内的静压分布与轴向力大小紧密相关;研究了叶轮叶顶间隙对轴向力的影响,发现叶轮轴向间隙对轴向力的影响比径向间隙大,但效率损失亦较大。在保证涡轮机效率不降低的原则下,对涡轮箱流道截面进行了改进,轴向力在发动机高转速下降低约8N。 展开更多
关键词 涡轮增压 轴向力 流场 数值模拟 优化
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有利于铸造TiAl合金增压器涡轮叶片可靠性的组织设计 被引量:8
11
作者 朱春雷 李胜 张继 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期36-42,共7页
针对增压器涡轮应用背景,详细分析定向层片组织铸造TiAl合金的室温拉伸塑性、断裂韧度以及高温热暴露后的剩余塑性等反映叶片抗损伤能力的性能,并讨论在叶片中形成这种定向层片组织的工艺可行性,以获得一种有利于增压器涡轮可靠性的组... 针对增压器涡轮应用背景,详细分析定向层片组织铸造TiAl合金的室温拉伸塑性、断裂韧度以及高温热暴露后的剩余塑性等反映叶片抗损伤能力的性能,并讨论在叶片中形成这种定向层片组织的工艺可行性,以获得一种有利于增压器涡轮可靠性的组织设计。结果表明:定向层片组织铸造TiAl合金具有优异的室温拉伸塑性和断裂韧度,并且在高温热暴露后仍能保持较高的室温拉伸塑性,这些优异性能均依赖于定向层片取向一致性特征。通过控制凝固冷却条件和Ti/Al原子比,在增压器涡轮叶片中可以获得层片界面近似平行叶片表面的定向层片组织,有利于提高叶片的抗损伤能力,从而改善TiAl合金增压器涡轮的使用可靠性。 展开更多
关键词 铸造TIAL合金 增压涡轮 叶片 可靠性 定向层片 组织设计
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增压器涡轮叶片设计方法研究 被引量:5
12
作者 马朝臣 朱庆 +3 位作者 杨长茂 李改林 张虹 王延生 《汽车技术》 北大核心 1997年第4期18-21,共4页
介绍了车用涡轮增压器涡轮叶片一种新的设计方法。新设计的这种涡轮叶片截面形状为曲线形,叶片端部厚度减小,根部厚度增加,从而提高了叶片的自振频率,减小了叶片转动惯量,改善了涡轮工作的可靠性和发动机的加速性。该设计方法对于... 介绍了车用涡轮增压器涡轮叶片一种新的设计方法。新设计的这种涡轮叶片截面形状为曲线形,叶片端部厚度减小,根部厚度增加,从而提高了叶片的自振频率,减小了叶片转动惯量,改善了涡轮工作的可靠性和发动机的加速性。该设计方法对于实现涡轮叶片的CAD、CAM有实用意义。 展开更多
关键词 涡轮增压 叶片 设计 方法 汽车发动机
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可变喷嘴涡轮增压器电控系统设计 被引量:5
13
作者 赵佳佳 刘忠长 +1 位作者 牛志明 刘巽俊 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期525-527,536,共4页
针对GT35V可变喷嘴涡轮增压器开发了一套涡轮开度电控系统。该系统以步进电机为核心元件,以MCS-51系列单片机及其扩展为电控单元,采用模块化的设计结构完成了控制软件的编制。通过电控系统调试及其在CA6DE1-21K柴油机上的标定试验,表明... 针对GT35V可变喷嘴涡轮增压器开发了一套涡轮开度电控系统。该系统以步进电机为核心元件,以MCS-51系列单片机及其扩展为电控单元,采用模块化的设计结构完成了控制软件的编制。通过电控系统调试及其在CA6DE1-21K柴油机上的标定试验,表明该系统具有结构简单、可靠性好、精度较高等特点。 展开更多
关键词 可变喷嘴增压 电控系统 执行机构 可变喷嘴涡轮增压 系统设计 MCS-51系列单片机 设计结构 步进电机 电控单元 控制软件
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基于形状变量和全局响应面法的增压器涡轮多目标优化 被引量:4
14
作者 刘孟祥 胡辽平 谢辉 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期71-76,共6页
应用HyperMesh软件中HyperMorph模块的网格变形功能创建了增压器涡轮8个形状变量。为减少计算量,运用试验设计(DoE)分析方法对形状变量进行筛选,去掉1个对体积、最大应力和最大变形影响都不显著的因子。针对筛剩的7个变量,利用HyperStud... 应用HyperMesh软件中HyperMorph模块的网格变形功能创建了增压器涡轮8个形状变量。为减少计算量,运用试验设计(DoE)分析方法对形状变量进行筛选,去掉1个对体积、最大应力和最大变形影响都不显著的因子。针对筛剩的7个变量,利用HyperStudy中的全局响应面法(GRSM)对涡轮进行了多目标优化,得到了涡轮体积和最大形变量之间的帕雷托边界。帕雷托边界表明:当体积属于[5 400,5 700]mm3区间时,增加涡轮体积与减少最大形变量具有明显的相关性;当体积大于5 700mm3时,继续增加体积对减小最大形变量无明显作用。形状变量、涡轮体积与形变量的蛇形关系图表明:体积为较小值时,形变量均较大;最大形变量为较小值时,体积依然有可能取较小值。研究方法与结论为增压器涡轮的优化设计提供了指导,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 内燃机 增压 涡轮 全局响应面法 多目标优化 形状变量 试验设计(DoE) HYPERMESH
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基于自适应本征正交分解的涡轮级多学科设计优化 被引量:7
15
作者 张立章 尹泽勇 +3 位作者 米栋 朱剑锋 钱正明 李坚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1249-1258,共10页
为了提高涡轮级多学科设计优化的优化效率,基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)技术,并结合快照样本自适应更新方法,提出了一种综合的涡轮级多学科优化系统。首先,通过进行POD分析,仅保留占优势的基函数,并以POD系... 为了提高涡轮级多学科设计优化的优化效率,基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)技术,并结合快照样本自适应更新方法,提出了一种综合的涡轮级多学科优化系统。首先,通过进行POD分析,仅保留占优势的基函数,并以POD系数作为新的设计变量,设计变量个数由60个缩减为5个,提高了优化效率。然后,基于自适应进化规则,优化过程中对快照样本进行不断的进化和修正,从而提高POD精度。最后将该方法与涡轮多学科优化流程相结合,建立了一种高效率、高精度的优化策略。某涡轮优化的结果表明:该优化策略适于设计变量较多的复杂优化问题,且具有良好的收敛性,优化后设计点等熵效率提高了3.5%。 展开更多
关键词 涡轮 多学科设计优化 优化效率 本征正交分解 自适应 优化策略
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基于单循环方法的涡轮叶片可靠性及多学科设计优化 被引量:4
16
作者 贺谦 李元生 +2 位作者 敖良波 温志勋 岳珠峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期658-663,共6页
为了得到适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性的多学科设计优化方法,将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与并行子空间设计优化方法 (CSSO)相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法。在优化过程中使用Kriging近似... 为了得到适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性的多学科设计优化方法,将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与并行子空间设计优化方法 (CSSO)相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法。在优化过程中使用Kriging近似模型并不断提高模型精度。该方法在计算最可能失效点(MPP)的过程中避免了优化迭代,提高了计算效率。以涡轮叶片的设计优化为例,对该方法进行了验证并与传统双循环方法进行了对比。结果表明,优化结果满足可靠性的要求,与双循环方法相比优化效率明显提高,证明了该方法在工程应用中的可行性和有效性。 展开更多
关键词 多学科设计优化 并行子空间优化方法 单循环方法 可靠性分析 Kriging近似模型 涡轮叶片
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车用可变几何涡轮增压器执行机构的设计计算 被引量:5
17
作者 郭林福 马朝臣 鲍捷 《车用发动机》 北大核心 2002年第2期5-8,共4页
介绍了几种可变几何涡轮增压器 (VGT)执行机构 ,并设计出了一种能够满足驱动力、驱动速度、精度等要求的执行机构 ,对该机构的动力学特性进行了分析和计算 ,并对其性能进行了试验。
关键词 设计 计算 可变几何涡轮增压 电子控制 执行机构 汽车 发动机
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圆柱形水下航行器多学科优化设计方法研究(英文) 被引量:1
18
作者 苏玉民 崔桐 +2 位作者 朱炜 曹建 杨卓懿 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期1076-1095,共20页
基于Isight软件,对圆柱形水下航行器开展了多学科设计优化技术的研究。首先将圆柱形水下航行器划分为阻力、结构、能源和推进四个学科,对每一个学科进行了详细的建模与分析,然后基于序列二次规划法,霍克-吉维斯直接搜索法以及多岛遗传... 基于Isight软件,对圆柱形水下航行器开展了多学科设计优化技术的研究。首先将圆柱形水下航行器划分为阻力、结构、能源和推进四个学科,对每一个学科进行了详细的建模与分析,然后基于序列二次规划法,霍克-吉维斯直接搜索法以及多岛遗传算法三种优化算法对每个学科进行了单学科优化,在得到优化结果的同时,确定了最适合每个子系统的优化算法。接着确定了四个学科的耦合关系,完成了协同优化框架和同时分析与设计框架下多学科优化模型的构建。基于这两个多学科优化框架,分别在系统级优化器中采用上述三种优化算法,对圆柱形水下航行器进行了多学科设计优化,得到了满意的优化结果。最后总结出了一套适用于微小型水下航行器的多学科设计优化方案。 展开更多
关键词 水下航行 多学科设计优化 协同优化 同时分析与设计 优化算法
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基于PIC单片机的变喷嘴涡轮增压器电控系统设计 被引量:1
19
作者 王恩华 周明 +1 位作者 李建秋 王戈一 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期25-29,共5页
开发了一种以PIC单片机为核心的柴油机可变喷嘴涡轮增压器电子控制系统,介 绍了该系统的工作原理,电控系统的硬件结构,控制算法和软件设计,并用实验进行了验证。
关键词 PIC单片机 柴油机 喷嘴涡轮增压 电子控制系统 软件设计 工作原理 控制算法
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增压器轴向力测量及止推轴承优化设计研究 被引量:10
20
作者 何洪 徐华 +1 位作者 张俊跃 阎瑞乾 《铁道机车车辆》 2003年第A01期170-173,共4页
针对车用高压比涡轮增压器 ,压气机和涡轮的气体流量和压力变化范围大、止推轴承承受负载高的特点 ,易于导致止推轴承出现承载性能不足等问题。研究了增压器轴向力测量的方法 ,进行了增压器轴向力台架试验测量 ,对测量结果作了分析。对... 针对车用高压比涡轮增压器 ,压气机和涡轮的气体流量和压力变化范围大、止推轴承承受负载高的特点 ,易于导致止推轴承出现承载性能不足等问题。研究了增压器轴向力测量的方法 ,进行了增压器轴向力台架试验测量 ,对测量结果作了分析。对现有止推轴承进行了计算 ,并进行了优化设计 。 展开更多
关键词 车用发动机 涡轮增压 轴向力测量 止推轴承 优化设计
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