[00127887]高压比跨声速涡轮增压器研制及应用

本项目应用领域属于内燃机工程，所属学科属于流体机械及流体动力工程。我国内燃机消耗石油占石油总量的66﹪以上。高增压技术在内燃机节能减排、高原（高空）功率恢复等方面起着关键作用。研制高压比涡轮增压器，发展高增压跨声速技术，存在“高压比压气机稳定工作范围窄”、“高负荷涡轮效率低”、“压气机和涡轮叶轮可靠性差”等三大关键技术瓶颈。　　为了突破上述关键技术，项目主要开展了“压气机跨声速流动机制及流动控制研究”、“涡轮非定常流动机理及流动控制研究”、“多物理场耦合叶轮可靠性分析研究”等三个方面的研究。申请发明专利16项，已授权7项。获得如下创新性成果：　　1）压气机跨声速激波效应和非对称流动控制方法：探明跨声速激波效应是导致高压比跨声速压气机稳定工作范围窄、效率低的物理机理；在国际上首次提出并发展了涡轮增压跨声速压气机“非对称流动控制”新方法，实现了高压比涡轮增压器压气机的扩稳增效，从而突破了高压比压气机稳定工作范围窄的技术瓶颈。　　2）涡轮强波涡动态失速效应和脉冲自适应控制方法：探明强波涡动态失速效应是导致高负荷涡轮效率低的物理机理；在国际上首次提出叶片前缘弯扭提高内燃机增压器涡轮的排气脉冲自适应流动控制方法，从而突破了高负荷涡轮效率低的技术瓶颈。　　3）多物理场耦合叶轮强度模态分析方法：探明多物理场共同作用是导致高负荷增压器叶轮可靠性低的物理机理；提出了增压器叶轮流－固－热多物理场耦合强度模态分析方法，从而突破了高压比叶轮可靠性低的技术瓶颈。　　突破高压比跨声速涡轮增压器的关键技术之后，开发出了多个系列的高压比涡轮增压器，最高压比达5.2，性能指标达到国际领先水平。产品已在国内、国际市场上得到认可，打破国际公司在高压比涡轮增压器领域的市场垄断；此外，高压比涡轮增压器已应用于高空无人机研制，打破了国外对我国无人机用高增压技术的封锁。项目成果应用以来，直接为企业新增利润9302万元，出口创汇1115万美元。