涡轮增压是实现发动机缩小排量的关键技术。涡轮是回收排气能量、驱动压气机的核心部件,发展高性能增压技术亟待进一步提升涡轮性能。双通道涡轮采用两支进气的方式,可有效利用排气脉冲能量,因而在低速扭矩特性、低负荷燃油经济性等方面比单通道涡轮具有显著优势。内燃机间歇式排气使涡轮进口呈显著的脉冲状态。更为重要的是,由于双通道两支进气口分别连接不同气缸组,因而两支的进气脉冲往往呈180度相位差,导致双通道涡轮在实际运行工况下呈现高度非均匀、强非定常状态。本文针对一型带喷嘴混流涡轮开展了稳态与脉冲来流条件下的涡轮性能与流动机理的试验、仿真与理论研究,论文工作主要包括如下四个方面的内容:首先,对不同蜗壳结构的混流涡轮进行了稳态和脉冲条件下的性能和流场试验研究,并基于试验结果建立了稳态与脉冲条件下的混流涡轮三维仿真模型,结果表明:脉冲条件下的涡轮流通能呈显著围绕稳态性能迟滞环形态,且脉冲周期平均流通能力较稳态流通性能值低约3.2%。脉冲条件下的模型预测结果与试验的误差约4.1%;其次,探明了带喷嘴双通道混流涡轮在多种稳态进气和脉冲来流条件下涡轮性能变化和流动损失分布规律,结果显示,在稳态工况下,两支分别单独进气时涡轮具有相同的流通能力,但叶根分支进气的涡轮效率较叶尖分支进气高达2.9~4.2%。在脉冲来流下,涡轮周期平均效率随着脉冲频率提高而明显增加;流动损失规律分析表明,稳态工况时,不同进气条件导致叶轮和喷嘴的流动损失权重发生对调,叶根分支进气时喷嘴总压损失低于叶轮内的损失,而叶尖分支进气时则反之。脉冲来流时,喷嘴的流动损失权重比稳态来流时显著降低。最后,揭示不同进气条件下双通道混流涡轮通流部件的损失机理,结果表明,叶尖分支进气方式与喷嘴前掠叶片构型的相互作用导致喷嘴叶片攻角增大、进而造成喷嘴吸力面大尺度流动分离;叶根分支进气时在叶轮叶片前缘吸力面附近形成边界层分离、并在科氏力、横向压差和离心力的共同作用下向下游发展演化和升举,与叶尖泄漏涡合并后形成叶轮出口附近的高损失旋风涡结构。脉冲来流条件下,由于二次流惯性作用抑制了高熵增流动结构的演化,喷嘴与叶轮内部高熵增区范围与强度显著降低,与稳定来流对应进气方式相比,性能反而有所增涨。论文研究为高性能涡轮的流动控制方法和优化设计提供了理论指导。