废气涡轮增压器能够增加汽车发动机空气的进气量,使得燃料充分燃烧,降低有害气体的排放,增大发动机的最大扭矩和输出功率。其工作时,涡轮级中气体的流动比较复杂,叶轮需要承受着高温、气流冲击、离心力载荷,因此对涡轮级进行CFD模拟、对叶轮进行耦合计算很重要。针对涡轮级,本文做了以下工作:基于CFX对三种工况下的增压器涡轮级流场进行了数值模拟计算,并对计算结果进行了分析。在蜗壳流场域中重点分析了速度矢量分布图及蜗壳中间截面处的压力、温度、速度参数;在叶轮流场域中重点分析了流线分布图及叶片处的总压、总温、速度、湍流动能参数。从分析结果可看出,增压器涡轮级流动特性整体上良好,蜗舌处及叶轮流道处的流动特性有改善的空间,蜗壳对气体的加速作用有提升的空间,即蜗壳及叶轮结构整体上设计良好,局部结构仍有改善的空间。基于CFX+ANSYS Workbench,分别采用三种工况下流场模拟计算所得到的温度载荷、气动载荷,结合叶轮旋转所带来的离心力,对涡轮叶轮进行了耦合计算,并对计算结果进行了分析。计算结果显示,三种工况下叶轮的等效应力最大值均小于材料K418的屈服极限,满足材料的使用要求;叶轮的总变形量也较小。根据流场分析结果,对蜗壳结构进行了优化。蜗壳结构优化后,将涡轮流场及叶轮耦合计算结果与优化前进行了对比。对比结果显示,蜗壳结构优化后,涡轮的容积损失降低;蜗舌处压力、温度和速度参数畸变面积减小;气体流经蜗壳及叶轮流道后,压力降、温度降、速度增加提高;叶轮处的总温、总压分布情况得到改善;叶轮的等效应力及总变形量均有所降低。这说明蜗壳结构得到了有效的优化。