涡轮增压是实现内燃机节能减排、增加其功率密度的主要技术措施,其发展趋势是不断提高增压比。压比提高后气体高温升带来的压气机可靠性和高耗功,是发展高增压系统面临的重要问题。论文围绕内燃机高压比增压系统,对压气机和增压换热器开展热管理研究,具有重要的工程意义和科学价值。论文采用数值方法,研究了在机匣、扩压器、背盘等不同部位冷却对压气机性能和叶轮温度的影响。结果表明,在2.4k W冷却功率下,在机匣处冷却效果最为显著,使压比提升4.6%,效率提升1.49%,但对叶轮温度影响较小;单独冷却背盘对性能影响较小但可降低叶轮温度;扩压器冷却对叶轮温度和压气机性能的影响最小。论文研究了压气机内部温差通过固体传热对性能的影响。压气机进口和出口存在温度差,热量会通过机匣和叶轮固体部分进行传递,即存在热泄露。传统研究往往忽略了此热泄露。研究发现,当压比较低时,不考虑此热泄露是合理的;当压比超过5时,压气机内部的热泄漏量非常显著;当压比高达12时,通过固壁的热泄漏会使压气机效率下降2.5%,压比降低7.5%。论文采用大涡模拟,研究了波纹管内不同波纹形状下气体流动和涡旋运动特性。在波纹的背风面,流体分离导致的回流相互融合形成准流线涡。研究发现,准流线涡在近壁面的虹吸作用诱发湍流猝发,将波纹波谷内的低能流体输运至主流;两个准流线涡之间相互作用融合为一个准流线涡也会诱发湍流猝发,将准流线涡内的流体输运至主流。湍流猝发可显著增加流体的湍流度,改善换热效率。在波纹迎风面上,Gortler不稳定性导致的流动分离也会形成准流线涡,但很快在波纹波峰处消失。本研究揭示了波纹管内湍流猝发机理,丰富了有界湍流理论。论文采用数值方法,研究了波纹管通道对换热器内流量分配的影响。结果表明,相比于传统直管通道,采用波纹管通道可显著改善换热器内流量分布;保持其他通道波纹管摩擦系数不变,增大换热器入口处波纹管摩擦系数,可使换热器内流量分布更加均匀,最大速度比由原来的3.59降低至1.14。