柴油机喘振

柴油机喘振（surge of diesel engine） 装有废气涡轮增压器的柴油机，进气空气在压气机气体流道内形成漩涡造成进气阻塞，导致柴油机进气状态不稳定的一种现象。

增压器中的压气机是叶片式流体机械，其流通部分有两个主要部件：工作叶轮和扩压器。由于流道由弯曲叶片构成，气体在工作轮和扩压器中的流动状态受流量大小的影响。当流量为压气机设计流量时，气体沿流道平稳流动；大于或小于设计流量，气体流经流道时要产生漩涡。而压气机中气体的流量取决于柴油机运行工况和负荷的大小。此外，由于压气机工作轮高速旋转，气体的流动状态还受到工作轮转速的影响。

空气在压气机工作轮中的流动见图1。图中C1为气流绝对速度，ω1为气流相对于旋转工作轮的速度，u1为工作轮入口处气流的牵连速度。图1（a）表示工作轮在设计流量和转速下运转时气流沿叶片弯曲方向平稳进入流道。图1（b）表示工作轮在设计转速但流量大于设计流量，或在设计流量但转速小于设计转速运转时，气流冲向叶片凸面而在凹面发生分离并形成漩涡。由于气流惯性，漩涡被挤向凹面，漩涡不会在流道内扩展。图（c）表示工作轮在设计转速运转时，气流冲向叶片凹面发生分离并形成漩涡。此时气流惯性促使漩涡区扩大，严重时漩涡充满整个流道，造成阻塞。

图1 空气在工作轮中的流动示意图

空气在叶片扩压器中的流动见图2。C2为气流绝对速度。ω2为工作轮出口气流的相对速度，由于流道内气流速度不均匀，ω2的方向与叶轮径向有偏移，因此图2中ω2r（C2r）为表征流量大小的速度。图2（a）表示当空气流量为设计流量时C2r增大，气流沿扩压器叶片弯曲方向平稳进入流道。图2（b）表示空气流量大于设计流量时，气流冲向扩压器叶片凹面并在凸面发生分离，形成漩涡。漩涡受进了扩压器流道的气流运动惯性的影响，漩涡区不会扩大。图2（c）表示空气流量小于设计流量时C2r减小，气流冲向叶片凸面而在凹面发生分离，并形成漩涡。气流的惯性促使漩涡区扩大，严重时漩涡会充满整个流道，造成阻塞。

图2 空气在扩压器中的流动示意图

当压气机流道内充斥大量漩涡时会阻碍气体的正常流动。与此同时，由于柴油机活塞运动的抽吸，使压气机中气流出现强烈的脉动，引起叶片和机组的振动，并在压气机流道中伴有刺耳的啸声。这种不稳定的工作状态称为压气机喘振。