随着科学与技术飞速发展，能源问题与环境问题日益凸显。在短期内，全球的能源需求量仍保持增长趋势。内燃机占石油资源的消耗比重非常大，而与此同时，汽车产销量日益增长，汽车产业发展势头不可阻挡，所以汽车节能是节约能源的重要环节。

提高内燃机的能量利用率，除了寻找替代能源和研究新技术这两种方式以外，能有效减少能源消耗，减少二氧化碳排放的重要渠道，对解决当下的能源和环境问题具有重要的现实意义，而涡轮增压技术则是内燃机节能减排的重要战略措施和核心关键技术之一[1]。当下，重型柴油机，大半车用柴油机和一部分的汽油机已经采用了增压技术[2]。涡轮增压器的出现为内燃机的设计提供了一种全新的思路，也改变了人们对传统内燃机的看法[3]。采用涡轮增压器后，内燃机的输出功率一般能提高三成以上，随着增压比的增大，这一数值还有进一步的提升空间。涡轮增压器是提高发动机动力性能的关键思路。随着科技的不断进步以及加工工艺水平的不断提升，更好性能，工作更可靠的车用涡轮增压器只是时间问题[4]。

涡轮增压器的发明对提高内燃机的动力性和经济性,以及降低内燃机尾气排放效果显著,而离心式压气机在现有的柴油机涡轮增压器中有着广泛的应用。离心压气机本身的几何构造就相当复杂，叶片曲率变化范围和扭曲程度都非常大，同时压气机内部的气体流动非常复杂，属于三维，粘性，非定常流动，并且往往还存在不同形式的二次流[5]。由于压气机本身结构就比较复杂，并且当下的研究手段有一定的局限性，而压气机又是目前应用得最广泛的增压元件，所以，研究压气机的内部流场对压气机的设计优化等具有非常重要的现实意义[6]。

目前，国内外学者对离心式压气机的内部流动进行了大量的研究工作，研究手段常见的包括理论分析、实验和CFD数值模拟。理论分析方法可以从宏观的角度来指导相关的工作，但是对于目前不断精细化的研究趋势来说，主要还是采用实验研究和数值模拟这两种方法[7]。

对高转速离心叶轮内部流动进行测量的实验研究比较困难，当前在我国针对离心压气机内部流动的实验研究还非常少。国外也只有美国，德国和日本进行的实验研究要较多一点。

Acosta和Bowerman使用旋转压强探针来测量后弯叶片这种压片类型的离心泵的叶轮内流场，并得到其叶轮内的流道的流场参数分布情况以及相对总压损失[8]；Dean和Senoo在以前的实验基础上，提出了“射流/尾迹”理论，并认为速度亏损是射流与尾迹之间的相互作用带来的流体掺混以及均匀化导致的[9]；Eckardt研究了中高压比的离心压气机出口的射流尾迹结构，并通过实验获得了流场参数分布，并通过分析总结出尾迹区的流体特征[10]；Krain H测量了有叶扩压器内部流场，并发现由于尾迹的非定常以及叶轮出口的空间不均匀性都对扩压器的流场分布有较大的影响[11]；美国的NASA Lewis研究中心围绕低俗离心压气机开展了一系列的实验研究项目，其目的是详细测量其工作过程，以评估CFD程序，并用以构造离心叶轮物理模型[12]；日本的MIzuki对通过实验对低速叶轮进行了有关研究，他通过实验发现射流尾迹结构在很大程度上收到叶片载荷的影响[13]。

在我国，对离心压气机内部流动还没出现完善的实验研究，尤其是针对高转速的压气机流场的详尽文献资料还非常稀缺。二十世纪50年代，吴仲华发表了叶轮机械S1和S2六面的通用理论，这一理论对后续开展的数值模拟研究有游久的影响，在此处之后的离心叶轮的流场分析中普遍采用这种相对流面法[14]；初雷哲以高转速高压比的离心压气机为对象，研究了其内部流动特性，并分析了泄漏流动与尾迹发展情况，并研究了叶片前缘形状对压气机的影响[15]；高井辉分析对比了试验和数值模拟得到的特征曲线 以及流场分析情况，并讨论了造成损失的因素组成，最后针对这些因素对压气机进行了优化改进[16]。

2. 研究的基本内容与方案

利用校内图书馆和网络资源，通过查阅相关文献，在老师的指导下，建立涡轮增压器离心式压气机流场模型，利用通用CFD软件，通过仿真分析，优化压气机结构设计，从而提高压气机的扩压度、减小流动损失。

（1）查阅相关文献，了解涡轮增压器离心式压气机的基本结构，理解其工作原理，并利用CATIA建立涡轮增压器离心式压气机的模型。本论文将在建立的三维立体模型上进行研究分析。

（2）本论文将利用ANSYS ICEM CFD软件，对建立好的三维立体模型进行网格划分、边界条件的设置、网格质量的检查、导出网格文件等一系列操作。再将网格文件导入到FLUENT软件内进行相应的求解计算，并对计算的结果利用ANSYS CFD-Post中进行后处理，最终得到涡轮增压器离心式压气机中的各项数据、流线图等分析结果。