内燃机涡轮增压化是实现车用发动机高性能、小排量的重要技术途径,同时也是满足日益严格的尾气排放标准所需采用的技术手段之一。然而,车用废气涡轮增压器具有结构尺寸小、转速高等特点,增压器转子的动力响应问题突出。此外,涡轮进口条件随着发动机排气脉动变化;压气机进口因采用弯曲进气管道而出现旋涡、总压畸变。在脉冲/畸变进气条件共同作用下,涡轮增压器叶轮内部非定常流动加剧,增压器转子的强迫响应特性具有新的特点。本文以涡轮增压器叶轮脉冲/畸变进气条件为突破口,采用数值计算和实验方法研究了脉冲/畸变条件下涡轮增压器叶轮的内部流动形态、叶片载荷波动规律及增压器转子的强迫响应特性,探讨了脉冲/畸变进气叠加作用下涡轮增压器转子强迫响应机制及影响因素。主要研究内容及成果如下:脉冲进气条件下可调向心涡轮内部流动形态、叶片载荷分布及强迫响应特性。通过对发动机排气脉冲波进行合理简化,设计了正弦变化的压力脉冲波形作为涡轮脉冲进口条件。通过脉冲进气条件下涡轮的非定常流动计算,确定了涡轮脉冲进气低频扰动和导流叶片高频扰动叠加作用下的涡轮转子叶片载荷波动特性。同时,采用有限元方法研究了脉冲进气条件下涡轮叶轮的强迫振动特性。研究表明:脉冲进气条件改变涡轮叶片进口气流角,使得涡轮通道内非定常流动加剧。脉冲进气条件下涡轮效率与进口脉冲波存在异步现象。脉冲周期内,涡轮叶顶间隙泄漏流动与脉冲进口压力呈近似线性关系。涡轮转子叶片载荷既体现脉冲进口的低频波动规律又反映转静干涉下的高频扰动特性。进口压力脉冲在叶轮通道内传递并作用于叶片表面,使得叶片表面载荷分布与进口脉冲波形呈正相关关系。在脉冲进气条件下涡轮叶轮强迫响应既体现脉冲进口的低频脉动,又伴随可调涡轮导流叶片的高频激励特征。脉冲周期内,涡轮振动响应谷值对应进口脉冲压力波谷,振动响应与进口脉冲波形相对应。在脉冲进口波峰时刻附近,涡轮振动响应达到峰值,同时出现规律的周期性振荡。不同弯曲管道进气条件对压气机叶片气动激励及叶轮谐振响应的影响研究。设计了0°(U-型)、90°、270°三种典型的压气机进口弯曲管道。采用实验和数值计算方法研究了不同弯曲进口管道旋涡和总压畸变对压气机内部压力分布的影响规律,确定了不同弯曲管道进气条件与压气机叶轮谐振响应的关联关系。结果表明:弯曲进气管道导致压气机进口产生旋涡和总压畸变,造成压气机进口压力周向分布不均。各弯曲管道造成压气机进口静压下降,其下降程度依次为270°弯曲管道模型>0°弯曲管道模型>90°弯曲管道模型。同时发现弯曲进气管道造成压气机叶轮轮缘及其上下游壁面相应位置处静压下降,其下降程度与弯曲管道进气对压气机进口静压作用的规律相同。压气机弯曲进口管道引起叶片表面静压谐波分量的变化,且不同弯曲进气管道对静压谐波分量的作用存在差别。其中U-型进气管道模型引起叶片表面静压的一阶谐波分量幅值最大。相对于直管进气条件,采用90°和270°弯曲进气管道降低压气机叶片的谐振响应幅值,而U-型进气管道显著增强压气机叶片的谐振响应。脉冲/畸变进气耦合作用下增压器转子强迫响应及影响因素研究。通过简化涡轮增压器转子浮动轴承支撑条件,建立了涡轮-轴-压气机所组成的转子动力学模型。揭示了压气机弯曲管道进气条件对增压器转子强迫响应的作用规律。研究表明:轴承刚度影响转子的固有频率、振型模态和临界转速。转子固有频率、临界转速随支撑刚度增大而增加,转子振型模态随支撑刚度变化而改变。相比于轴承支撑条件,采用等效弹簧支撑时不会出现增压器转子锥形和平动振型,低阶模态表现为转轴弯曲振动模态,并逐渐从转轴模态向叶轮模态过渡。转子系统的高阶模态依次体现为压气机、涡轮的局部振动模态。压气机不同进气管道对增压器转子强迫响应的贡献存在巨大差别。在低激励频率范围内,压气机弯曲管道旋涡和总压畸变对增压器转子的低阶振动尤其是转轴的弯曲振动影响较小。在靠近压气机叶片一阶固有频率附近的高激励频率时,压气机弯曲管道进气畸变对转子的气流激振响应作用显著。