涡轮增压器是汽车中一个小型，复杂且关键的部件，因为它直接决定着发动机的性能。涡轮增压器由涡轮和压缩机这两种不同类型的涡轮机组成，它们被组合在一个单独的部件中。必须对设计进行多项设计研究：分析流动条件和热量分布，以及轴承设计和润滑。废气的高温使设计变得至关重要。发动机排出的废气驱动排气侧的叶轮，并且通过共用轴驱动冷空气侧的叶轮，然后吸入并压缩进气侧的空气。压缩空气提高了发动机的燃烧效率。本项目开发的涡轮增压器如图1所示。它是专为1.5升发动机系列车辆设计的。转速由废气门驱动器控制。

图1：涡轮增压器部件

涡轮增压器在图2所示的试验台上进行测试。涡轮机入口压力已经改变，以改变转速。测量流速和压力。在试验台上测试了12个不同的测试案例，并与仿真结果进行了比较。

图2：试验台

压缩机侧面的CAD模型如图3所示。用一个虚拟物来定义旋转区域，边界条件是入口处的质量流量和出口处的总压力。

图3：压缩机侧面:CAD模型图

对于涡轮机侧面，我们研究了不同转速下废气门盖打开和关闭两种不同的情况（如图4）。分别施加总入口压力和出口的环境压力。

图4：涡轮机侧面:CAD模型图

我们研究了两侧的6种加载条件，如图5所示。

图5:六种加载条件

图6：处理后的结果

根据叶轮转速，与测试结果的偏差在2％-7％之间。这六种情况的结果如图7所示。

图7：六种情况的结果

关于废气侧关闭和打开废气门的结果，如图8所示。对这两个位置都模拟了三种不同的情况。与测试结果的偏差最大为9.4％。

图8：废气侧的结果

经过比较，基于良好的一致性及对仿真结果的信心，我们使用FloEFD快速进行了进一步的仿真。对整个涡轮增压器进行了仿真，包括热涡轮机气体和油流量（如图9）。分析了整个部件，特别是轴部区域的温度分布（如图10）。研究了不同的叶轮材料及其对轴温分布的影响（如图11）。在此基础上，计算了热膨胀和操作条件的间隙。

图9：对整个涡轮增压器的仿真模拟

图10：温度分布

图11：对不同叶轮材料的研究

初始叶轮材料与四种替代方案的对比如图12所示。

图12：热膨胀和间隙的对比

将轴和叶轮表面温度输出到MATLAB，并计算热膨胀和间隙。对于替代方案，我们分析了轴承之间的间隙差异，轴和机箱。这些调查帮助我们选择适当的材料，也使成本得到优化。

Borusan R&D的工程师们为一系列车辆开发了全新的涡轮增压器。在仿真过程中使用FloEFD来确定热分布。在分析以及最终扩展和间隙的基础，对新设计进行了优化。