22249

مدل‌سازي اكوستيكي كمپرسور توربوشارژر خودرو سواري به منظور كاهش صدا و مصرف سوخت

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم‌هاي ديناميكي خوردو

98

1398/8/29

دكتر سلمان ابراهيمي نژاد - دكتر بهروز مشهدي

خودرو

امروزه با توجه به كاهش ذخاير نفتي، استفاده از موتورهايي كوچكتر با راندمان بيشتر و مصرف سوخت كمتر به يكي از اهداف صنايع خودروسازي تبديل شده است به همين دليل توربوشارژر به عنوان قطعه اي با كارايي فراوان در اين ضمينه بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. در كنار تمام مزاياي توربوشارژر، نويز آيروآكوستيكي توليد شده از كمپرسور توربوشارژر يكي از معايب آن به شمار مي آيد. در اين پايان نامه پروانه ي كمپرسور توربوشارژر STX71 براي بررسي ميزان نويز توليدي، در نرم افزار انسيس مورد آزمايشCFD قرار گرفته است. در راستاي اين هدف سه پارامتر مهم در طراحي پره ي كمپرسور يعني زاويه ي شيب، زاويه ي عقب گرد و ضخامت تيغه براي بررسي تغييرات ميزان نويز توليدي وابسته به اين پارامترها بررسي شده اند. ابتدا پره اي به عنوان پره ي اوليه انتخاب شده و مورد آزمايش قرار گرفته است سپس با توجه به نتايج بدست آمده از بررسي تغييرات نويز توليدي وابسته به پارامترهاي ذكر شده پره اي كه كمترين ميزان نويز توليدي را دارد با پره ي اوليه از نظر نويز و بازده مقايسه شده اند، نتايج بدست آمده در اين پايان نامه نشان مي دهد با افزايش زاويه شيب از 10 تا 30 درجه نويز توليدي كمپرسور حدود 5/2 دسيبل افزايش پيدا مي كند. همچنين با افزايش زاويه ي عقب گرد از 40 تا 60 درجه اين نويز حدود 1/7 دسيبل كاهش پيدا مي كند. اين مقايسه نشان مي دهد زاويه ي شيب تاثير بيشتري نسبت به زاويه ي عقب گرد بر نويز توليدي كمپرسور دارد. با تغيير دادن زاويه ي شيب و عقب گرد براي پره ي كمپرسور STX71 به نحوي كه هردو عامل بصورت همسو باعث كاهش توليد نويز شوند مي توان نويز اين كمپرسور را حدود 10/3 دسيبل كاهش داد. همچنين نقاط بهينه ي كاركرد كمپرسور از نظر بازده و ميزان نويز توليدي براي پره ي اوليه و ثانويه با استفاده از بهينه سازي چندهدفه ي نرم افزار انسيس كه از الگوريتم NSGA-II براي بهينه سازي استفاده مي كند بدست آمده و با يكديگر مقايسه شده اند. در نهايت نشان داده شده است كه با استفاده از نتايج بدست آمده براي نقطه بهينه پره پيشنهادي و روابط ترموديناميك و مصرف سوخت، مصرف سوخت ويژه ي ترمزي در دور موتورهاي پايين با استفاده از پره ي پيشنهادي در نقطه بهينه آن 16 درصد كاهش پيدا مي كند.

1398/12/12

Acoustic Modeling of Passenger Car Turbochargers compressor to Reduce Sound and Fuel Consumption

11/19/2020 12:00:00 AM

Nowadays, due to the reduction of oil reserves, the use of smaller engines with higher efficiency and lower fuel consumption has become one of the goals of the automotive industries, so turbocharger is considered as a highly efficient component in this regard. Among all the benefits of a turbocharger, the acoustic noise produced by a turbocharger compressor is one of its disadvantages. In this thesis, Turbocharger’s Compressor’s impeller has been analyzed by means of Ansys CFX software to check the amount of noise produced. For this purpose, three important parameters in the design of the compressor blade, namely the rake angle, the back sweep angle and blade thickness, have been investigated in order to explore the variations in the output noise associated with these parameters. First, STX71 compressor blade is selected as the primary blade and then tested. According to the results of the study of the produced noise changes associated with the mentioned blade parameters, noise and efficiency of the blade type with the least amount of noise produced were compared to initial blade. The results of this thesis show that by increasing the rake angle from 10 to 30 degrees the compressor output noise increases about 5.2 dB. Also increasing the back sweep angle from 40 to 60 degrees reduces the noise about 1.7 dB. This comparison shows that the rake angle has a greater effect on the compressor noise than the back sweep angle. Optimized compressor performance points in terms of output efficiency and noise level for primary and secondary blades calculated using Ansys multi-objective optimization which uses NSGA-II algorithm to optimize and then results compared to each other. Finally, it has been shown that by applying the results for the suggested blade’s optimum point and the thermodynamics and fuel consumption relationships, the brake specific fuel consumption at low engine speeds is reduced by 16%.