针对涡轮增压器高转速工况下止推轴承损坏的现象,以某涡轮增压器为研究对象,分析涡轮增压器轴向气动力随不同工况的变化。建立包含轮背间隙、密封环间隙的增压器压气机与涡轮三维模型,在ANSYS/ICEM中进行网格划分,采用ANSYS/CFX求解器对不同工况下增压器压气机、涡轮的流场进行数值仿真。计算结果表明:随着转速增加,涡轮增压器轴向力合力增大,并且与理论值偏差增大;同一转速下,密封环间隙对于轴向力合力影响较小,而且小密封环间隙气体泄漏量小;同一转速下,随着流量的增加,增压器轴向合力随之减小。

以涡轮增压器离心压气机为研究对象，通过模拟不同工况下发动机工作时涡轮增压器的压气机实际流通特性，分析了压气机内部流场随转速和叶顶间隙的变化规律。在ICEM中建立结构化网格，针对不同转速和不同叶顶间隙采用SST双方程湍流模型，对离心压气机内部流场进行数值模拟。结果表明，随着转速的增加，气体的流动状态变差，低压区范围扩大，出现明显的漩涡，气体不能充分地流动发展；随着叶顶间隙尺寸的减小，流动损失减小，压气机做功能力增大。