船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器的探索研究

doi:10.13675/j.cnki.tjjs.200381

推进技术 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (11): 2577-2586.DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200381

船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器的探索研究

滕瀚¹，吴宛洋²，钟兢军²

1.大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连 116026;2.上海海事大学商船学院，上海 201306

出版日期:2020-11-15 发布日期:2020-11-15
作者简介:滕　瀚，博士生，研究领域为发动机气动热力学。E-mail：tenghangt@sina.com
基金资助:
国家自然科学基金（51906134；51436002）。

Exploratory Development on Axial Electric Auxiliary Turbocharger in Marine Engine

1.Marine Engineering College，Dalian Maritime University，Dalian 116026，China;2.Merchant Marine College，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306，China

Online:2020-11-15 Published:2020-11-15

摘要/Abstract

摘要： 为了解决由于降速航行所导致的废气涡轮增压器不能正常工作的问题，船舶发动机通常采用辅助鼓风机来进行补充扫气，以提升船舶在低速状态下的操纵性并降低排放。回顾了电辅助涡轮增压器的研究情况，总结了研究团队在船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器方面开展的一系列探索研究和优化设计工作。从控制间隙流动，进一步提高增压器性能的角度出发，探究了轴对称端壁及叶尖小翼对电辅助涡轮增压器气动性能的影响及其作用机制。最后，讨论了船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器在未来研究中存在的问题和挑战。

关键词: 电辅助涡轮增压器;轴对称端壁;叶尖小翼;压气机转子;优化设计

Abstract: In order to solve the problem that the exhaust gas turbocharger cannot work normally due to the navigation at reduced speed， the marine main engine usually adopt auxiliary blower to conduct supplementary scavenging to improve the manoeuvrability of the ship at reduced speed and reduce the emission. This paper firstly reviewed the research situation of electric auxiliary turbocharger， and then introduced in detail a series of group research work on axial electric auxiliary turbocharger. The performance parameters and flow characteristics of the prototype electric auxiliary turbocharger were introduced respectively. From the perspective of controlling clearance flow and further exploiting potentialities of the prototype， the effects of axisymmetric endwall and partial winglets on the performance of electrically assisted turbocharger and its mechanism were investigated. Finally， the problems and challenges of the axial electric auxiliary turbocharger were listed， and the following research plan and future development were prospected.

Key words: Electric auxiliary turbocharger;Axisymmetric endwall;Winglets;Compressor rotor;Optimum design

滕瀚，吴宛洋，钟兢军. 船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器的探索研究[J]. 推进技术, 2020, 41(11): 2577-2586.

TENG Han¹, WU Wan-yang², ZHONG Jing-jun². Exploratory Development on Axial Electric Auxiliary Turbocharger in Marine Engine[J]. Journal of Propulsion Technology, 2020, 41(11): 2577-2586.

参考文献

[1] 任振东. 大型船舶减速后对动力设备的影响及应对［J］. 世界海运， 2016， 248（2）： 53-55.
[2] 许安定，张俊杰. 船用辅助鼓风机性能曲线可视化研究［J］. 船舶工程， 2017，（S1）： 127-129.
[3] 田文国，哈子铭. 船舶主机燃用低质燃油和长期低负荷运转之对策［J］. 航海技术， 2008，（S1）： 47-50.
[4] 张众杰，何西常，王威，等. 车用涡轮增压技术现状及发展趋势［J］. 内燃机与配件， 2012，（6）： 39-42.
[5] Heiduk T， Wei? Ulrich ， Fr?hlich Andreas ， et al. The New V8 TDI Engine from Audi， Part 1： Engine Architecture and Turbocharging Concept with Electric Powered Compressor［J］. MTZ Worldwide， 2016， 77（6）： 20-25.
[6] Arnold S， Slupski K， Groskreutz M， et al. Advanced Turbocharging Technologies for Heavy-Duty Diesel Engines［R］. SAE TP-2001-01-3260.
[7] Katrasnik T， Rodman S， Trenc F， et al. Improvement of the Dynamic Characteristic of an Automotive Engine by a Turbocharger Assisted by an Electric Motor［J］. Journal of Gas Turbines Power， 2003， 125（2）： 590-595.
[8] Bailey J M， Tolber L M， Domingo M. Electrically-Assisted Turbocharger Development for Performance and Emissions ［R］. Tennessee： Oak Ridge National Laboratory， 2000.
[9] 胡超，杨名洋，邓康耀，等. 机电复合增压技术研究进展综述［J］. 车用发动机， 2019， 240（1）： 8-13.
[10] 王强. 船舶主机降功率节能减排技术的优化研究［D］. 大连：大连海事大学， 2013.
[11] 孙永瑞. 压气机喷气对船舶柴油机性能影响的仿真和试验研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2018.
[12] Ahl S， Gimdal A. Benefits of Using an Electrically Assisted Turbocharger to Increase Marine Engine Efficiency［D］. Sweden： Chalmers University of Technology， 2016.
[13] Shiraishi K， Ono Y， Yamashita Y， et al. Energy Savings Through Electric-Assist Turbocharger for Marine Diesel Engines［J］. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review， 2015， 52（1）： 36-41.
[14] Ono Y， Shiraishi K， Yamashita Y. Application of a Large Hybrid Turbocharger for Marine Electric-Power Generation［J］. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review， 2012， 49（1）.
[15] Breitbach H， Metz D， Weiske S， et al. Application and Design of the Electrically Driven Compressor from BorgWarner［J］. Mtz Worldwide， 2015， 76（10）： 16-21.
[16] Breitbach H， Metz D， Weiske S， et al. 博格瓦纳公司电动压气机的设计和应用［J］. 国外内燃机， 2016， 280（2）： 32-35.
[17] Richards B， Gray K， Tran J. Achieving Continuous Boost with an Electric Super-Charger［J］. Mtz Worldwide， 2016， 77（5）： 56-61.
[18] Rothgang S， Pachmann M， Nigrin S， et al. The Electric Supercharger Challenge， Conception and Implementation［J］. MTZ worldwide， 2015， 76（9）： 4-9.
[19] Newman P， Luard N， Jarvis S， et al. Electrical Supercharging for Future Diesel Powertrain Applications［C］. London： 11th International Conference on Turbocharger and Turbocharging， 2014.
[20] 周红秀. 应用电动压气机减少柴油机加速烟度排放的研究［D］. 天津：天津大学， 2007.
[21] 姚春德，周红秀. 柴油机加速过程快速补气的电动增压器设计及其特性［J］. 机械工程学报， 2006， 42（6）： 184-187.
[22] Yao C. Design and Characteristics on Electric Supercharger for Diesel Engine Acceleration by Additional Air Rapid Injection［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2006， 42（6）.
[23] 姚春德，周红秀，任美林，等. 电动增压器流量特性的测定与数值分析［J］. 工程热物理学报， 2007， 28（3）： 534-536.
[24] 韩伟强. 电动增压器降低增压柴油机瞬态烟度研究［D］. 天津：天津大学， 2012.
[25] 姚春德，韩伟强，武炎，等. 单向阀对双增压气路中气体流向影响的分析与研究［J］. 机械工程学报， 2012，（6）： 128-133.
[26] 姚春德，韩伟强，徐广兰，等. 电动增压器对废气涡轮增压器影响的试验研究［J］. 机械工程学报， 2012， 48（8）： 188-193.
[27] 苏登科. 电辅助涡轮增压系统设计与匹配［D］. 北京：北京理工大学， 2017.
[28] 王文阁. 应用电动增压器提高车辆高原行驶的动力性［J］. 汽车技术， 2004，（9）： 5-8.
[29] 赵永生，张虹，王绍卿，等. 车用电辅助涡轮增压技术发展［J］. 车辆与动力技术， 2010，（2）： 54-57.
[30] 狄克逊 S L，霍尔C A. 透平机械中的流体力学与热力学［M］. 西安：西安交通大学出版社， 2015.
[31] 滕瀚，陈帝云，吴宛洋，等. 高负荷轴流式电辅助增压器的初步设计与性能研究［J］. 大连海事大学学报， 2019， 45（2）： 85-92.
[32] 宋扬扬，王自勤，田丰果，等. 进气歧管长度与气门晚关角对动态效应影响的对比研究［J］. 机械设计与制造， 2015，（7）： 61-63.
[33] 钟兢军，韩少冰. 叶尖小翼控制压气机间隙流动的研究进展［J］. 推进技术， 2017， 38（10）： 2200-2207.
[34] 韩少冰，钟兢军. 叶尖小翼对跨声速压气机转子变工况性能的影响［J］. 航空动力学报， 2016， 31（3）： 647-658.
[35] Beheshti B H， Teixeira J A， Ivey P C， et al. Parametric Study of Tip Clearance Casing Treatment on Performance and Stability of a Transonic Axial Compressor［J］. Journal of Turbomachinery， 2004， 126（4）.
[36] 周志华，王珏. 机器学习及其应用2009［M］. 北京：清华大学出版社， 2009.

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Exploratory Development on Axial Electric Auxiliary Turbocharger in Marine Engine

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