渦輪增壓器的案例
借助轉子動力學分析評估渦輪增壓器設計
在生活中，人們經常用 turbocharged（渦輪增壓）這個詞來形容一種精神百倍的狀態，比如 turbocharged 咖啡比一杯普通咖啡更加提神。但渦輪增壓器的真正功能不是提升精神，而是提升速度；不是在清晨的咖啡杯中，而是在內燃機中發揮作用。渦輪增壓器利用渦輪實現強制進氣，它通常使用流體動力軸承作為支撐。然而，軸承會自然產生可導致負阻尼和系統故障的交叉耦合軸承力。借助轉子動力學建模，你可以分析交叉耦合軸承力給渦輪增壓器設計帶來的影響。
什么是渦輪增壓器？
渦輪增壓器通過迫使額外的空氣進入發動機燃燒室來增加內燃機的效率和功率輸出。這種裝置通常應用于基本交通運輸方式中，例如汽車（包括燃氣動力和柴油車）和摩托車，也應用于大型的交通工具，例如火車、輪船、飛機和航天器。
航天器推進系統中的渦輪增壓器的剖面圖。圖片由 Quentin Schwinn（美國宇航局）提供，此作品在美國處于公有領域，通過 Wikimedia Commons 分享。
在發動機系統中，支撐渦輪增壓器的流體動力軸承中存在的交叉耦合力在轉子中通常起負阻尼作用。負阻尼會增加軸承失效的風險，實際上整個系統的故障風險都會增大。如果車輛發動機中的渦輪增壓器發生故障，汽車可能會起火。
為了設計能夠平穩運行的渦輪增壓器，你可以使用“轉子動力學模塊”進行轉子動力學分析，此模塊屬于“結構力學模塊”和 COMSOL Multiphysics? 軟件的附加產品。
COMSOL? 軟件中適用于渦輪增壓器設計的 2 種研究
該示例中的簡單渦輪增壓器模型包含一個渦輪機、一個壓縮機和兩個流體動力軸承：
“轉子動力學模塊”提供了兩個專用于渦輪增壓器建模的功能，方便用戶創建幾何模型以及物理場和研究設置。
適用于渦輪增壓器模型的兩種轉子動力學研究。
展開 應用CFD提高增程式電動車的渦輪增壓器的效率
另外，使用低排量發動機造成的功率限制也促使ACR研究渦輪增壓以增加發動機的功率。在此期間，ACR引入了熱流體分析工具來幫助他們開發新的渦輪增壓器。ACR首席執行官兼總裁Hiroshi Matsuoka先生建議使用計算仿真作為設計工具，近年來人們對技術水平大幅提升的仿真工具越來越有信心。
Kishishita先生和他的團隊最初使用了一家外國公司開發的CFD工具，但沒有將該工具應用到他們的設計過程中，因為操作起來太困難。松岡先生建議使用具有強大本地支持的軟件，這將使他們能夠快速解決問題，最后他們選擇了Cradle CFD。
設計高效的渦輪增壓器
圖3: EREV渦輪增壓器
圖4：渦輪增壓器的渦輪
Kishishita先生的團隊正在開發一種渦輪增壓器，它將比日本Kei微型車中的世界上最小的渦輪增壓器更有效率。ACR渦輪增壓器將只使用典型的Kei微型汽車渦輪增壓器的三分之一的流量。(圖3和圖4) 。
圖5：用模擬方法評估渦輪增壓器葉片的幾何形狀。
ACR的工程師使用Cradle CFD來確定渦輪增壓器轉子葉片的最佳幾何形狀，最佳設計產生了一個理想的出口角，以獲得高效率。計算機模型中使用了大約600萬個網格元素(圖5) 。分析結果顯示，渦輪增壓器的效率隨著出口角的減小而增加。通過使出口角達到最小值，使流出損失最小化，這最大限度地減少了摩擦損失和能量轉化為熱量，從而提高了效率(圖6 ) 。
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另外，使用低排量發動機造成的功率限制也促使ACR研究渦輪增壓以增加發動機的功率。在此期間，ACR引入了熱流體分析工具來幫助他們開發新的渦輪增壓器。ACR首席執行官兼總裁Hiroshi Matsuoka先生建議使用計算仿真作為設計工具，近年來人們對技術水平大幅提升的仿真工具越來越有信心。
Kishishita先生和他的團隊最初使用了一家外國公司開發的CFD工具，但沒有將該工具應用到他們的設計過程中，因為操作起來太困難。松岡先生建議使用具有 強大本地支持的軟件，這將使他們能夠快速解決問題，最后他們選擇了Cradle CFD。
設計高效的渦輪增壓器
圖3: EREV渦輪增壓器
圖4：渦輪增壓器的渦輪
Kishishita先生的團隊正在開發一種渦輪增壓器，它將比日本Kei微型車中的世界上最小的渦輪增壓器更有效率。ACR渦輪增壓器將只使用典型的Kei微型汽車渦輪增壓器的三分之一的流量。(圖3和圖4) 。
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另外，使用低排量發動機造成的功率限制也促使ACR研究渦輪增壓以增加發動機的功率。在此期間，ACR引入了熱流體分析工具來幫助他們開發新的渦輪增壓器。ACR首席執行官兼總裁Hiroshi Matsuoka先生建議使用計算仿真作為設計工具，近年來人們對技術水平大幅提升的仿真工具越來越有信心。
Kishishita先生和他的團隊最初使用了一家外國公司開發的CFD工具，但沒有將該工具應用到他們的設計過程中，因為操作起來太困難。松岡先生建議使用具有 強大本地支持的軟件，這將使他們能夠快速解決問題，最后他們選擇了Cradle CFD。
設計高效的渦輪增壓器
圖3: EREV渦輪增壓器
圖4：渦輪增壓器的渦輪
Kishishita先生的團隊正在開發一種渦輪增壓器，它將比日本Kei微型車中的世界上最小的渦輪增壓器更有效率。ACR渦輪增壓器將只使用典型的Kei微型汽車渦輪增壓器的三分之一的流量。(圖3和圖4) 。
展開 
HyperWorks幫助BorgWarner實現確定溫度和機械應力對渦輪增壓器共同作用的流程自動化
它在發動機正時系統、增壓系統、點火系統、空氣和噪音管理系統、冷卻系 統、傳輸系統和四輪驅動系統上的專長幫助全世界的汽車生產商制造具有更高的燃 油經濟性和排放性能的汽車。BorgWarner的一個關鍵產品是它的渦輪增壓器，由發 動機的廢氣驅動的渦輪是用尾氣去驅動一臺壓縮機，從而提高進入發動機的空氣密 度，結果是在沒有大幅增加其重量的前提下顯著提高發動機的功率。
挑戰
事實上渦輪增壓器會受到廢熱氣體的不利影響，熱氣會對渦輪增壓器外殼的材 料強度產生影響，導致其性能下降、潛在蠕動或渦輪機磨損。當極端波動發生時，渦輪增壓器可能產生過早的熱疲勞導致開裂。
因為渦輪增壓器承受相當大的溫度變化，而設備的耐久性不僅取決于材料組成和它承受的機械應力，而且取決于外界溫度。由于受到機械應力和溫度效應相互作用，在確定整個渦輪增壓器的設計時這兩者都必須考慮。
BorgWarner的工程師們已經對渦輪機外殼進行了結構分析以確定其疲勞壽命。一旦熱廢氣在渦輪增壓器中開始流動就要進行預測溫度分布的計算。該公司沒有簡單的方法從應力和溫度兩方面整合數據來獲得一個系統性能的總體預測，因此在特 定的位置處熱應力可能很小。但如果廢氣的溫度很高，應力和溫度的組合會導致過 早的部件失效。在特定位置處的應力必須與在任何給定的溫度下的材料屈服強度進 行比較。對于有非常大的結果文件的有限元模型來說，對比應力水平與在不同溫度的屈服強度是一項非常繁瑣的任務。
“大多數有限元程序只輸出在工程方面的應力而指出這些位置的溫度，” BorgWarner高級CAE分析師ZaneUllman指出，“這些信息都是單獨的、獨立的、沒有聯系的，因此我們被迫需要手動耗費大量時間將數據逐個放在一起。”
展開 替代熔模鑄造，3D打印技術為F1賽車生產渦輪增壓器
以提速的首要裝備——渦輪增壓器為例，賽車領域的渦輪增壓器有極為復雜的形狀、幾何特征和材質。因此，熔模鑄造是曾經唯一可用的方法，但它的缺點和局限也同樣明顯：
△傳統熔模鑄造生產的渦輪增壓器
賽車需要提升競爭力，必須在遵循簡潔設計的原則下使關鍵零件達到更高的性能，并且需要精確的平衡作用力，這就不可避免地需要頻繁變更設計，相應的也就需要一個靈活和高效的生產工藝，而這正是工藝繁雜的熔模鑄造是無法滿足的。工藝環節越多，出錯風險就越高，瑕疵產生機率越大，生產周期也更長。要使渦輪增壓器高效率地工作，必須有效隔熱，用雙壁結構形成空氣間隙，避免內部的熱量傳遞到外殼，但是，雙壁結構的問題是難以鑄造。
為了保持理想的工作壓力，我們需要通過兩個廢氣門來進行排氣，鑄造的方法是將主機殼、兩個廢氣門分開制造然后再進行后續組裝，顯著增加成本和重量。發動機的減重是另一個挑戰，賽車的平均設計時速超過200 km/h，減重可以大幅提升性能。因此所有零件的壁厚都要盡可能薄，以減輕發動機的重量，但是薄壁的鑄件強度又不足。
此外，雖然鑄造工藝也可以成型許多復雜的內部幾何特征或功能面，但是基本上制造周期都比較長。而且，一些形狀鑄造是無法成型的，比如封閉式腔體內的幾何特征既無法用鑄造的方法成型，也無法在后續加工中成型。因此我們在前期設計渦輪增壓器時就會受到鑄造工藝的諸多限制。
熔模鑄造的工藝環節繁多，生產周期長，難以滿足賽車快節奏的要求。要進一步提升性能就需要使用更先進的技術，才能使賽車創造全新的圈速記錄。
增材制造可以最大化的釋放設計自由，使之專注于零件的功能性，工程師在零件的設計中可以更接近理想的狀態，并且可以突破工藝的限制將復雜的組件整合成一個完整的零件。傳統制造此渦輪增壓器需要使用三個零件：主機殼和一側的兩個廢氣門。
展開 從飛機坦克到汽車 渦輪增壓以何站穩C位
根據國家燃油消耗法規，到2020年乘用車平均燃料消耗量需降到5L/100KM；到2025年乘用車平均燃料消耗量需降到4L/100KM，渦輪增壓技術在滿足油耗要求的同時提升汽車駕駛性能，作為經濟有效的節能減排技術被眾多車企廣泛采用。據蓋世汽車研究院預測，到2025年，中國汽車市場內燃機汽車渦輪增壓器滲透率將達到71%左右。
渦輪增壓的重要意義在于通過提高發動機進氣量提高發動機的功率和扭矩，裝配渦輪增壓器后的發動機最大功率可提升四成，同時提高近20%的燃油效率，減少近兩成的尾氣排放。而在功率不變的前提下，可降低發動機的整體尺寸，實現降本減重。據蓋世汽車研究院分析數據，當前全球增壓器市場的主要有博格華納、三菱重工、IHI、蓋瑞特（原霍尼韋爾交通系統）等，占據了中國乘用車市場大約95%市場份額。此外，目前寧波豐沃、奕森科技等國內品牌企業，也正在努力提升自主研發實力，這些供應商不斷通過創新持續推進渦輪增壓技術的升級。
渦輪增壓效率不斷提升
渦輪增壓器位于發動機進排氣系統，通過壓縮空氣來增加進氣量。不僅改善發動機排放，還提高車輛燃油的經濟性。博格華納首創的汽油機可變截面渦輪增壓器（VTG）通過改變廢氣渦輪的進氣截面，能大幅提升渦輪增壓器的響應和增壓效率，有效解決渦輪遲滯問題。此前受限于汽油發動機排氣的超高溫度，VTG技術只能用在柴油發動機上。博格華納對原用于柴油發動機的VTG渦輪增壓器進行重新設計，使其能夠應對高達1000°C的廢氣溫度，從而適用于汽油發動機。近年來博格華納對汽油機VTG渦輪增壓技術進行了持續的革新，推出面向各類汽油發動機的VTG渦輪增壓器。
2017年博格華納成功研發出了基于第六代產品設計的汽油機VTG渦輪增壓器，在裝配和結構上進行了更新換代，進一步提高了空氣動力學效率和可靠性，使其與混合動力汽車的新型內燃機系統也能完美匹配。
展開 渦輪增壓器上的排氣旁通閥有什么作用？它的控制方式有哪些？
現在汽車上小排量渦輪增壓發動機應用的越來越多，它最大優點是可以在不增加發動機排量的基礎上，大幅度提高發動機的功率和扭矩。但是渦輪增壓器也有很大的缺點：在低速時，增壓不足，渦輪遲滯；而在高速時又會出現過增壓的現象。為了克服這樣的缺點，人們在增壓器上設計了旁通閥，以控制增壓器的增壓壓力。
一、旁通閥式渦輪增壓器的工作原理：
在高速高負荷時，渦輪增壓器旁通閥門打開，部分廢氣經旁通閥直接進入排氣管，放掉一部分廢氣，渦輪轉速下降，從而來控制增壓的壓力。
旁通閥式渦輪增壓器的控制方式有兩種，一種是機械（真空）控制，通常應用在卡車柴油機上；另一種是電子控制，通常應用在轎車上。
二、機械控制旁通閥式的結構及工作原理
機械控制旁通閥主要有控制氣室、拉桿、旁通閥門等組成。旁通閥執行器中膜片左側通增壓的氣體。
1、當發動機低轉速運轉時，壓氣機出口壓力較低，旁通閥在回位彈簧的作用下關閉，發動機排出的廢氣全部通過增壓器的渦輪端，從而提高了渦輪的轉速，能夠產生較大的進氣增壓壓力，提高進氣量，改善發動機的低速性能。
2、當發動機高轉速運轉時，增壓后的迸氣壓力超過規定值，增壓氣體將排氣執行器中的膜片頂起，帶動旁通閥拉桿移動，打開排氣旁通閥門，于是一部分廢氣不通過增壓器的渦輪端，從排氣旁通道直接排人大氣，使渦輪進口流量減少，壓力降低，增壓器轉速下降，減少增壓的壓力。
三、電子控制旁通閥式的結構及工作原理
排氣旁通閥的開閉由電控單元ECU控制的增壓壓力控制電磁閥操控。電控單元ECU監測發動機的工況，與內部預置的參數進行比較，據此來控制電磁閥的開啟時間，從而達到改變排氣旁通閥的開度，控制排氣旁通量，精確地調節增壓壓力的目的。
展開 你知道，渦輪增壓技術到底是誰發明的嗎？
在汽車渦輪增壓發動機如此流行的今天，很多小伙伴都關心這項技術到底是誰發明的，有些人說是日本人發明的，有些人說是德國人發明的，有些人說是來自瑞典的薩博公司發明的，今天就來看看到底渦輪增壓是誰發明的。
渦輪增壓，是一種利用內燃機運作轉產生的廢氣驅動空氣壓縮機的技術。渦輪增壓技術可不是僅僅應用在民用汽車發動機上的，最初是應用在飛機和坦克上的。
渦輪增壓的主要作用就是提高發動機進氣量，從而提高發動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺的發動機在經過增壓之后能夠輸出更大的功率。
所以目前比較公認的說法，蘇爾壽（Sulzer）兄弟研發公司的總工程師阿爾佛雷德J波西（Alfred J Buchi）博士在瑞士溫特圖爾首次提出了渦輪增壓的概念，并于當年的11月16日，被德國專利局授予了第204630號專利“內燃機輔助增壓器技術”，這標志著渦輪增壓技術正式誕生。所以要說渦輪增壓這項技術是誰發明的——瑞士人波西！
雖然渦輪增壓技術誕生的很早，但直到1961年美國通用汽車公司才將渦輪增壓器試探性地裝在其生產的雪佛蘭車型上。
展開 雙渦輪增壓技術解析
雙渦輪增壓是渦輪增壓的方式之一。針對廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現象，串聯一大一小兩只渦輪或并聯兩只同樣的渦輪，在發動機低轉速的時候，較少的排氣即可驅動渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力，減小渦輪遲滯效應。
在雙渦輪增壓的汽車上會看到2組渦輪通過串聯或者并聯的方式連接。并聯指每組渦輪負責引擎半數汽缸的工作，每組渦輪都是同規格的,它的優點就是增壓反應快并減低管道的復雜程度。
使用雙渦輪增壓，就是采用2個相互獨立的渦輪增壓器的增壓系統。當發動機在2個渦輪增壓器的共同作用時，進氣效率大幅提升，增壓效果更加顯著，動力性得到很大提升。在發動機轉速較低時，只有一個低速渦輪工作，這時較少的排氣即可驅動這只渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力，當發動機轉速提升以后，高速渦輪工作繼續進入高增壓值的狀態，提供一個連貫的強勁動力。
雙渦輪增壓技術在提高發動機動力性的同時，可以改善渦輪增壓的“遲滯現象”。但是，雙渦輪增壓發動機并不能完全消除“渦輪遲滯”現象，畢竟，渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。在實際使用中，雙渦輪增壓發動機通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發動機上。
展開 利用CT（計算機斷層掃描）提高渦輪增壓器葉輪的金屬3D打印質量
關于檢測與算法的結合如何用到產品的質量管理上，本期谷.專欄特別推薦materialise的一篇案例《利用CT（計算機斷層掃描）提高渦輪增壓器葉輪的金屬3D打印質量》 。
為金屬部件尋找正確的工藝參數
質量是當下增材制造行業關注的熱點，企業正通過大力投資數字化解決方案來改進質量。過去的幾年里，在技術和經濟效益方面我們看到了很多的進步，但每個專業的金屬3D打印工程師都知道，目前還有不少問題需要解決，才能夠對復雜部件的質量進行認證。本期，通過分享Materialise 3D打印葉輪的案例，來領略復雜零部件質量認證與控制的思路與方法。
渦輪增壓器通常用于提高諸如汽車上的內燃機（ICE）的效率和功率輸出。渦輪增壓器通常包含安裝在公共軸上的兩個葉輪：其中一個葉輪用作渦輪，而另一個葉輪用作壓縮。
圖片：渦輪增壓器中的兩個葉輪，來源Materialise
在運行過程中，葉輪高速旋轉并處于高溫下，出現疲勞是一個很現實的問題。采用增材制造設計的部件相比鑄造部件質量更輕，能實現葉輪更高的轉速和更好的性能。最小化孔隙率并實現具備嚴格幾何公差的精準制造對于確保部件的長期運行至關重要。
在用3D打印制造葉輪時，需要明確兩個目標：
第一個目標是最大限度地減少打印過程中的熱形變，并確保部件的對稱性。不對稱的葉輪會導致效率降低，在最壞的情況下還可能造成災難性的損壞。
第二個目標是保持低孔隙率；Materialise的目標是讓葉輪的密度高于99.9％。這對于做過減重優化的零件尤為重要，因為相對來說孔隙率對疲勞壽命影響更大。
為了實現3D打印葉輪的這些質量目標，Materialise與Volume Graphics合作，該公司提供對X射線計算機斷層掃描（CT）數據進行分析和可視化的軟件。
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『轉貼』大眾公司新雙增壓器TSI發動機探密
在廢氣渦輪增壓器單獨工作的時候，控制氣門開啟。這種情況下，空氣沿著同傳統渦輪增壓發動機一樣的路徑通過前冷凝器和節流閥進入進氣歧管。
通過安裝在水泵中的一個整合了電磁離合器的模塊，壓縮機才能夠工作。在渦輪增壓的條件下，離合器會使壓縮機脫離聯系。
雙增壓器所產生的最大壓力是在1500轉時產生的2.5bar。 是在壓力達到1.53bar時，由廢氣渦輪增壓器和機械super增壓器運轉產生的。在0轉速條件下，壓縮機單獨產生的壓力應該在1.8bar左右。
通過旁路氣門的連續開啟，快速響應的渦輪增壓器能夠使壓縮機的壓力提早降低。在低壓控制下，壓縮機的運行能夠被限制在一個較小的范圍內， 從而減少燃料的消耗量。
實際上，這也就意味著壓縮機只是在發動機的轉速達到2400rpm以后，才需要工作來產生相應的壓力。廢氣渦輪增壓器主要是在高動力輸出的條件下達到更高效的水平并在中等動力輸出的情況下提供足夠的壓力。
為了提高速度，自動的壓力控制器可以在壓縮機需要牽引力的時候增加壓力，在只需要渦輪增壓器工作就可以滿足需求的條件下，關閉壓力。在速度下降到低速范圍內的時候，壓縮機會再次打開來提供動力。
展開 ABB副總裁奧利弗：從節能減排到數字化，渦輪增壓系統大有可為
此外，通過數字化技術獲取的最新數據，也將不再局限于渦輪增壓系統，它可以擴展到對整個發動機系統進行監控和優化，并可以傳輸到岸端為船隊管理提供決策支持。總之，數字化技術將使工況數據更加透明、技術改進的空間更大。
奧利弗表示，渦輪增壓系統與發動機是一種對應、互持的關系，因此，ABB不僅是要生產好產品，而且要更加關注用戶需求，為用戶降本增效提供價值服務。近來，ABB已推出了船舶發動機性能優化數字化解決方案“Tekomar XPERT”，可準確評估發動機的性能偏差，量化數據偏差和潛在的燃油節省能力，以確保實現船隊達到最佳績效。XPERT 的數據信息和軟件檢測能夠提供參數設置或保養維修建議，提高發動機的燃油效率，每艘船每天可節省0.5～3噸燃料。目前，在全球范圍已有超過1400艘船舶使用了這套可持續的推進性能監測解決方案。
作為全球渦輪增壓系統的領先者，ABB目前在低速機、中速機和燃氣高速機的市場上均排名第一。但奧利弗認為，隨著發動機燃料的日益多元化，液化天然氣（LNG）、乙烷、生物燃油的應用將會越來越廣泛，這些將對渦輪增壓系統的技術、材料帶來許多新問題。在電力行業，新型的調峰電站由于調峰頻繁，造成渦輪增壓器啟動頻繁；在船舶行業，燃電混合動力已經在小型拖船上開始應用，這些也將對渦輪增壓系統帶來新的挑戰。
在ABB渦輪增壓業務單元的發展規劃中，中國是其最重要的板塊。奧利弗認為，重慶ABB江津渦輪增壓系統有限公司已經成為ABB渦輪增壓全球業務不可或缺的一部分，是ABB集團全球第二大渦輪增壓器生產基地，也是ABB全球唯一為低速柴油機提供中小型渦輪增壓器的工廠，其產品和服務均已實現全球化。近年來，中國本土制造、本土研發、本土服務能力明顯提升。今后，ABB渦輪增壓業務單元仍將加大在中國的投資力度，加快培養本土人才團隊。
展開 Toyota Motorsports 通過 Fidelity 提高渦輪增壓器壓縮機效率
專門從事賽車發動機的高科技開發，渦輪增壓器組件已經是最先進的。為了進一步提高性能，豐田必須依靠傳統的試錯程序和原型之外的東西，因為這些東西的周轉時間太長了。與手動實現相比，數值優化使工程師能夠探索和評估更多的設計備選方案。
轉向數值優化的另一個原因是，壓縮機葉輪的設計工作已經非常接近它們所用材料的結構-機械極限。大多數形狀變化會立即導致超出可接受的壓力水平。僅考慮空氣動力學行為的優化并不能保證最終設計在結構上也是可行的。需要同時進行包括空氣動力學和結構力分析在內的優化。換句話說：將計算流體動力學 (CFD) 與計算結構力學 (CSM) 模擬相結合的多學科優化。
耦合 CFD-CSM 工作流程
本文將介紹用于廢氣渦輪增壓器的離心式壓縮機的多學科 CFD-CSM 優化。所研究的壓縮機級包括一個帶六個主葉片和六個帶無葉片擴散器的分流葉片的徑向葉輪。要實現兩個空氣熱力學目標、一個結構力學目標和兩個空氣動力學目標：
增加等熵效率
相同或更高的絕對總壓比
與原始幾何形狀相同的扼流圈質量流量
向失速裕度方向擴展操作范圍
最大 von Mises 應力低于極限
CFD 和 CSM 模擬被集成到 Cadence 的Fidelity Optimization中的單一優化工作流程中。每個新設計首先由 CSM 求解器進行結構檢查，只有那些不超過最大 von Mises 應力的設計才會被納入更耗時的 CFD 過程。結構上不可接受的設計被輸入到學習數據庫中以驅動優化器。
參數化和網格劃分
共有 154 個參數定義了葉輪、經向通道和實體。然而，定義葉輪輪轂殼的參數與基本設計保持不變，以排除許多結構機械不可行的設計。并且為了進一步減少自由參數的數量，也沒有修改沿弧度曲線的厚度分布。
展開 MAN主機渦輪增壓器排氣葉片損傷故障原因分析
1、MAN NR34/S主機渦輪增壓器的工作原理
柴油機增壓器運行中，利用發動機排出的廢氣來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸上的葉輪轉動，葉輪的轉動時會吸入空氣并壓縮，壓縮后的空氣壓力增大，通過空氣冷卻器冷卻后進入氣缸，空氣壓力和密度增大可以增加柴油主機的輸出功率。
NR34/S增壓器包含一個一級徑流式廢氣葉輪和一個一級徑流式壓氣葉輪,整個轉子通過2個滑動軸承支撐。
廢氣葉輪與轉子軸是整合一體的，近氣壓縮葉輪通過外部鎖緊螺母裝配到轉子軸上。
圖1 NR34/S型增壓器整體結構
NR34/S型增壓器整體結構如圖1所示，在柴油機的運行中，柴油機燃燒后的廢氣進入排煙總管后，從①位置進人增壓器廢氣渦輪入口，經過廢氣渦輪入口的噴嘴環②葉片導向，推動廢氣渦輪③轉動，之后廢氣進入尾端的排煙管⑤排到大氣中。
在廢氣渦輪轉動同時，新鮮空氣通過進氣濾器(6.1)、 消 音 器(6.2) 進人進氣渦輪⑧，通過進氣渦輪的轉動壓縮空氣，壓縮后的空氣通過擴壓器⑨和壓氣機外殼①進入進氣管內。
增壓器轉子軸承箱里有兩個軸承支撐整個轉子，一個滑動軸承，一個推力軸承，推力軸承靠近壓氣機葉輪側，起到定位及支撐作用。
兩個軸承通過公用管線提供潤滑油。
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