Design und Analyse eines Laufrads eines Turboladers (1)

Veröffentlichungsdatum:2021-08-25

INTRODUCTION

Turbocharger ist hoch im Dieselmotor Typ verwendet, um den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen. Durch Verwendung des Turboladers effektiv den spezifischen Kraftstoffverbrauch des Motors reduziert significantly. Die beiden Typen von Laufrädern genannt Verdichterrad und Turbinenimpeller wurden auf jeder Seite des Turboladers befestigt. Sowohl die Laufräder aufweisen sequentiell arbeiten, um für die Komprimierung und die Luft gleichzeitig zu erweitern. Die select Ions des Materials für die Laufradkonstruktion spielen eine bedeutende Rolle in den Gesamtwirkungsgrad der Entscheidung. Das Laufrad Material sollte der hohe Druck des ankommenden Druckluft zum Zeitpunkt des Arbeitswiderstehen. Viele Materialien wurden von den Forschern experimentiert für die Leistung des in den Dieselmotoren eingesetzt Laufrades zu verbessern. Der Flügelradwinkel spielt einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung des Turboladers. Die Inconel-Legierung wurden unter Verwendung seiner Materialeigenschaften, die eine 15% ige Verbesserung gegenüber der bestehenden Art eines herkömmlichen Turboladers ausgestellt ausgewählt und simuliert. Die Nickel-Legierung und Titan-Material auch von vielen Forschern in Richtung seines implementation in Laufrads des Turboladers experimentiert. Die verschiedenen Verbundmaterialien auch von den Forschern entwickelt und experimentiert zur Anpassung der spezifischen Eigenschaften durch das Laufrad erforderlich. Die Herausforderung bei der Umwandlung eines Verbundmaterials für ihre wirksame Anwendung in Laufrad Produktion liegt in der endkonturnahen Bearbeitung gegenüber, die ein kostenaufwendiger Prozess ist. So ist die Nutzung der bestehenden Legierungen durch seine Eigenschaften zu verbessern wird von vielen Forschern durchgeführt. In der present Studie drei Materialien sagen, Nickel, Baustahl und Titan für die Analyse berücksichtigt wurden. Die Materialeigenschaften dieser drei Materialien wurden in Betracht gezogen. Das 3D-Modell des Laufrads wurde entwickelt unter Verwendung von CREO software.The Modelle erstellt ANSYS-Software exportiert wurden where die statische Strukturanalyse wurde die thermische Analyse durch Annähern der entsprechenden Materialeigenschaften durchgeführt wird. Die prinzipiellen Spannungs- und Dehnungsbedingungen wurden zusammen mit Wärmefluß Eigenschaften gründlich untersucht.

 

OBJECTIVES DER STUDIE

· das Laufrad zu entwerfen ein Turbolader CREO-Software unter Verwendung von drei Materialien (Nickel, Baustahl, Titan).

· Um oben angegebene Materialien für die strukturelle und thermische Analyse des Laufrades durchführt.

· zu diskutieren und die Ergebnisse zu vergleichen und das beste Material für die Anwendung des Laufrades gewählt.

 

EXPERIMENTATION

Die Abmessungen des Laufrades verwendet für diese Untersuchung wird von den realen Dieselmotor Turboladern genommen. Die Dimensionen wurden gemessen, und es wird für die Entwicklung von 3D-Modell verwendet, von CREO-Software. Das Bild des Laufrades für diese Studie betrachtet wird in Abbildung 1 gezeigt, wie folgt.

 图片1.png

Die Eigenschaften des strukturellen Stahl, Titan-Legierung und Nickel-Legierungsmaterials ausgewählt für die Analyse ist in Tabelle 1, 2 und 3 gezeigt. Auf der Grundlage der Materialeigenschaften davon ausgegangen, die erforderlichen Abmessungen unter Verwendung der CREO Software entworfen wurden. Der Fehler in der geometrischen Datei wird durch die Analyse die Überlagerung von Facetten, geometrischer Datenredundanz und Scheitelpunkt zu Scheitelpunkt der Regel zwischen den Facetten sorgfältig geprüft. Nachdem die geometrischen Fehler bestätigtnun die erstellt Volumenmodell wird für die Masseneigenschaftsberechnungen wie Masse, Volumen, Dichte geprüft. Nach der Analyse werden die Masseneigenschaftsberechnungen sorgfältig die erstellten 3D-Modelle in einneutralen Dateiformatnamens Standard für den Austausch von Produktdaten exportieren den einfachen Datentransfer zwischen verschiedenen Anbietern Software zu erleichtern.

图片2.png

 

Die Finite-Elemente-Analyse wurde getrennt über alle drei angenommenen Materialien durchgeführt. Die statische Strukturanalyse und thermische Analyse wurde durchgeführt. Sowohl die Analyse wurde unter Verwendung von ANSYS Version 14.5 Software. Die Finite-Elemente-Analyse des jedes Materials ist im Detail in den folgenden Figuren erörtert. Das Modell des Laufrads in die Fassung geladen ANSYS 14.5 ist in Figur 2. Die dargestellte geladen Laufrad wird dann fein in die Maschen geteilt durch Hexaeder Elemente unter Verwendung die sehr genauen Ergebnisse sicherzustellen. Das Bild der vermaschten Laufradkonstruktion ist in Figur 3

 图片3.png图片4.png

Die Constraints für die Befestigung des Laufrades, Rotationsgeschwindigkeit spezifizierte undverwendeten gezeigt Maximale Druckbedingungen verwendet werden, in den Figuren 4, 5, 6 verbunden.

 图片5.png图片6.png图片7.png


RESULTS UND DISKUSSION

FEA ERGEBNISSE vON STAHL \\ STRUCTURALn

Die Finite-Elemente-Analyse der strukturellen Stahl wurde zur Analyse der zwei wichtige Eigenschaften,nämlich statische strukturelle und thermische Analyse durchgeführt. Die Gesamtverformung, äquivalente Spannungsanalyse, äquivalente Dehnungsanalyse des Baustahls ist in 7, 8 gezeigt ist, bzw. 9

图片8.png图片9.png图片10.png

Die Gesamtwärmestrom und Richtungswärme Flussanalyse für das Baustahl jeweils in 10 und 11 gezeigt. 

图片11.png               figure 10. Gesamtwärmefluss für Baustahl

图片12.png

figure 11. Directional Wärmefluß für Baustahl


FEA ERGEBNISSE DER TITANIUM ALLOY

Die Gesamtverformung, Vergleichsspannung Analyse, Analyse äquivalente Dehnung für die Titanlegierung ist in 12, 13 und 14 gezeigt. Der Gesamtwärmestrom und Richtungs Wärmefluß Analyse für die Titanlegierungnrespectively in Abbildung 15 und 16 \\ gezeigt. Das gleiche Verfahren wurde für die statische Strukturanalyse, gefolgt and der thermischen Analyse der Titanlegierung als wie die Baustähle. Die gleiche constraint und die Rotationsgeschwindigkeit wird in Betracht gezogen.

图片13.png                        figure 12. Gesamtverformung für Titanlegierung

图片14.png

figure 13. Vergleichsspannung für die Titanlegierung

图片15.png

\\ 14 Nfigure Äquivalenzdeformierung für Titanlegierung





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