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其中離心空壓機具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應快、壽命長和效率高等特點,比較適合燃料電池。離心空壓機通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)對工質(zhì)進行做功,持續(xù)輸出壓縮空氣,離心空壓機的性能主要由其中的葉輪決定。

Wiartalla等利用模型對常用的空壓機以及渦輪機進行仿真，表明在燃料電池的廢氣端使用渦輪機后，在進氣壓力為 2.5×105Pa 時，電堆的質(zhì)量減小 12%，系統(tǒng)效率提高約2%，并隨著壓力的增加而不斷提升。 渦輪機能回收廢氣能量，提高系統(tǒng)效率，但往往也會伴隨著系統(tǒng)成本和尺寸的增加。為達到車用要求，兩個關(guān)鍵技術(shù)被用于空壓機和渦輪機。

兩級永磁螺桿空壓機在多方面參數(shù)性能都比兩個單級壓縮空壓機更加優(yōu)秀，如理論分析、中間冷卻、中間壓力調(diào)節(jié)、壓縮比等。 既然兩級空壓機的性能更加突出，那么對兩級之間的流道設(shè)計也是整個兩級空壓機設(shè)計的重要一環(huán)，如何設(shè)計出更加優(yōu)秀的內(nèi)部流道呢？我們可以從理論分析與有限元仿真相結(jié)合的方法對其進行設(shè)計優(yōu)化。

圖4 工況點生成 把圖3和圖4相繼拖曳至圖1中，便得到空壓機云圖工況點圖。 圖5 云圖工況點文章來源：simcenter 1D系統(tǒng)仿真

0 2 減振降噪技術(shù) 空壓機減振降噪技術(shù)路線是通過理論計算與試驗研究相結(jié)合，持續(xù)迭代，不斷優(yōu)化。首先，基于空壓機工作過程流場計算，將流場的計算結(jié)果作為聲學的激勵，進行流場-聲場聯(lián)合仿真，分析預測壓縮機振動噪聲特性。

空壓機輸出的壓縮空氣中，油分主要來源于壓縮機內(nèi)部的潤滑油，這些油分在高溫高壓下會發(fā)生變質(zhì)，形成焦油狀的粘性物質(zhì)，如果不對含油空氣進行深度處理，將會對后端設(shè)備造成不可逆的損害：破壞密封與橡膠件： 變質(zhì)的焦油狀物質(zhì)會附著在氣動元件內(nèi)部，腐蝕并破壞橡膠密封圈和塑料部件，導致元件老化、硬化甚至開裂，最終引發(fā)漏氣故障。

再次，軸流壓縮機的葉柵在空氣動力學方面的理論研究和試驗工作相對比較充分，試驗數(shù)據(jù)和設(shè)計方法比較成熟，所以軸流壓縮機效率通常比離心壓縮機高8%～10%。壓縮相同容積的氣體時，具有復雜流道的多級離心壓縮機機器尺寸比軸流壓縮機大的多。另外，軸流機的故障率較低，比離心機少很多。

改進湍流模型前后的速度分布結(jié)果的比較改進湍流模型前后的湍流粘性分布結(jié)果的比較02 應用案例NASA Rotor 67多級壓氣機風扇轉(zhuǎn)子NASA Rotor 67 是可壓縮流體的經(jīng)典驗證案例之一，整個結(jié)構(gòu)由22個風扇葉片組成，其設(shè)計工況為轉(zhuǎn)速16043 rpm，流量為33.25kg/s。本計算案例采用y+平均值為35的網(wǎng)格量為230萬的網(wǎng)格進行計算。

魏國［１３］建立了氣動噪聲輻射及傳播模型，對往復壓縮機吸、排氣過程中的流場和聲場進行了數(shù)值模擬分析，獲得了脈動速度和氣動噪聲的變化規(guī)律。蘇智劍等［１４］研究了不同進排氣閥彈簧剛度和閥門預緊力對小型斜盤式空壓機排氣量和壓力脈動的影響規(guī)律，提出了一種在多級壓縮情況下單向閥的參數(shù)組合思路。

目前，類似汽輪機轉(zhuǎn)子這樣比較復雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，一般采用矩陣法和有限元法進行計算。而在實際計算中，用矩陣法進行求解的計算量非常大，尤其是汽輪機為多級輪盤轉(zhuǎn)子，求解過程更加困難。因此，筆者主要采用有限元法，通過SolidWorks軟件建立模型并進行分析[13],確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型。

圖4為整個航空發(fā)動 機馬赫數(shù)和溫度的仿真結(jié)果。結(jié)果顯示了該航空發(fā)動機子午截面上的流速分布，風扇、壓氣機和渦輪轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速以及燃燒室內(nèi)的燃燒現(xiàn)象。圖4 馬赫數(shù)云圖圖5為整個航空發(fā)動機的壓力和溫度仿真結(jié)果。從結(jié)果中可以看出，通過數(shù)千塊葉片的工作，氣流在壓氣機出口處的壓力最高。高壓氣體在燃燒室與燃料混合，充分燃燒，釋放出巨大的機械能。

大多數(shù)燃氣輪機都有一個為壓縮機提供動力的多級高壓旋轉(zhuǎn)組，以及一個為推進風扇或動力軸提供動力的低壓旋轉(zhuǎn)組。在蒸汽渦輪機中，由于蒸汽能量會減少，因此會使用多級轉(zhuǎn)子葉片來提取壓力。定子葉片流體流入和流出渦輪機轉(zhuǎn)子總成的速度、大小和方向以及壓力，對于渦輪機性能至關(guān)重要。渦輪在轉(zhuǎn)子組件的上游和下游都使用固定葉片，來控制壓力、軸向速度和切向速度或渦流。

并搭建性能測試平臺驗證了仿真結(jié)果的正確性，為此型號壓縮機進一步優(yōu)化提供理論參考。1 動渦旋盤模型前處理1.1 三維模型 18cc型號電動汽車用渦旋空壓機主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，運行過程主要部件有動、靜渦旋盤及定位盤。定位盤的目的是為了確定曲軸旋轉(zhuǎn)角度，使其繞著固定的軌跡運轉(zhuǎn)。動渦旋盤三維模型如圖2所示，基本參數(shù)如表1所示。

改進湍流模型前后的速度分布結(jié)果的比較 改進湍流模型前后的湍流粘性分布結(jié)果的比較 應用案例 NASA Rotor 67多級壓氣機風扇轉(zhuǎn)子 NASA Rotor 67 是可壓縮流體的經(jīng)典驗證案例之一

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離心式壓縮機具有氣量大、結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，其中多級式離心壓縮機同時具備高排氣壓力、高效率、工作區(qū)寬、節(jié)能等特點。

4 熱仿真設(shè)計案例 本文以一臺一體機(All-in-one)進行流程說明。此一體機的ID設(shè)計、機構(gòu)Placement、散熱方案及材料選擇等，皆通過仿真給予一可靠的數(shù)據(jù)來進行。

圖6 發(fā)動機內(nèi)3個典型測點氣流速度隨時間的變化特征 上下游部件的相互影響 為分析多級壓氣機尾跡對燃燒室出口熱斑的影響，對比計算了考慮上游壓氣機與省略上游壓氣機時的火焰筒溫度分布特征（見圖7）。可以看出，當計算中耦合上游壓氣機時，燃燒室出口高溫區(qū)在周向、徑向所占區(qū)域比忽略上游壓氣機所呈現(xiàn)出的結(jié)果更寬一些，燃燒室中時均的高溫火焰面更緊湊。

發(fā)動機管理系統(tǒng)仿真測試? 應用領(lǐng)域 ? 乘用車、商用車、摩托車、農(nóng)機、工程機械、船舶等各行業(yè)發(fā)動機系統(tǒng)仿真 ? 汽油機、柴油機、燃氣機等傳統(tǒng)發(fā)動機控制系統(tǒng)開發(fā)測試驗證 ? 自然吸氣、機械增壓、渦輪增壓、電動增壓、多級增壓、VTG等各類發(fā)動機系統(tǒng)仿真 ? 歧管噴射、高壓共軌、缸內(nèi)直噴等發(fā)動機電噴系統(tǒng)仿真 ? TWC、GPF、