废气涡轮增压技术越来越多的被现代高效多缸发动机作为关键技术所采用。涡轮机是涡轮增压器中驱动压气机做功的核心部件,通过高效的利用发动机排出的高温废气中的能量来实现对空气或混合器的压缩,以解决现代发动机在提升动力性和改善扭矩特性时的进气瓶颈问题。双涡管涡轮机可以更加有效的利用发动机排气中的脉冲能量,以兼顾发动机中低速和高速工况的运行要求。从上世纪九十年代开始,双涡管涡轮机及相关技术成熟的应用于增压六缸柴油发动机上,2012年后,该技术被越来越多的应用于先进的增压汽油发动机上,很好的满足了发动机对低速扭矩、低速响应性和高速功率的需求。虽然已有众多应用,但行业内对双涡管涡轮机的一些掺混损失研究的少,在通过减少气体掺混损失、控制和约束气体膨胀过程,来提升双涡管涡轮机效率方面,急需开展相关工作。本文基于日常工作中发现的双涡管涡轮机存在的掺混问题,借助CFD专业软件NUMECA,对双涡管涡轮机进行建模和数值模拟,着重分析双涡管涡轮机喉口、废气旁通、涡轮出口等位置的掺混流动特性。首先,对双涡管涡轮机喉口位置的掺混过程进行了分析,发现该位置的掺混不仅会影响增压器涡轮机的效率,因为涡轮机脉冲能量的存在,也会对涡轮产生额外的激励,导致高频噪音问题的出现;然后,对双涡管涡轮机废气旁通的气体与涡轮后的气体掺混过程进行了分析,发现相对于涡轮出口的乏气,通过涡轮机旁通的高压、高温废气会对涡轮的做功能力产生负面影响,影响涡轮机效率;最后,对于涡轮出口的乏气的自由膨胀与约束膨胀进行了分析,发现涡轮后乏气自由膨胀会因为气体流速的迅速下降,导致涡轮出口部分的压力提升,不利于涡轮机做功,影响涡轮机效率。本文结合上述双涡管涡轮机掺混损失模型及各部分的分析结果,创新性的设计了双涡管涡轮机前后置喉口结构,通过该结构减少了喉口位置的气流掺混,解决了涡轮机高频气动噪音问题,通过实际测试,涡轮机最高效率提升了 6%以上;针对废气旁通的气动掺混,设计了废气旁通掺混导流结构,通过新结构约束旁通废气掺混进入的位置和方向,减少了废气旁通过程对涡轮机的影响,通过实际测试,涡轮机最高效率提升了 2%;针对涡轮机出口乏气的自由膨胀过程,设计了膨胀气体约束装置,通过约束涡轮后乏气的膨胀过程,改善了涡轮机的做功能力和效率,通过实际测试,涡轮机最高效率提升了 1%。本文通过对双涡管涡轮机掺混要素的分析与优化,从减少掺混损失的角度,找到了提升双涡管涡轮机效率的方案并进行了实验验证。新设计的双涡管涡轮机防掺混的结构易于集成和产业化,成本与原有涡轮机结构近似,核心技术已经申请专利,并在国内主流发动机企业获得应用,易于形成系列化的产品平台。文章研究和改善的双涡管涡轮机的掺混损失问题的方法,后续能够作为核心技术开发高效的双涡管非对称结构涡轮机,满足未来国六排放发动机对高压循环EGR的需求,让经济、可靠、高效的双涡管涡轮增压器产生新的生命力。