涡轮增压器能够有效改善发动机的动力性、排放性及燃油经济性。发动机的工作强度越高,涡轮增压器工作环境越恶劣,相关零部件的热负荷也不断上升,涡轮箱的热应力很大程度上决定了涡轮增压器的结构可靠性。本文针对某型号涡轮增压器试制时,废气阀门孔处开裂现象,采用数值模拟和试验相结合的方法进行研究,探讨涡轮箱设计研发过程中数值模拟流程的合理性。主要对放气阀门孔倾斜角度进行结构优化设计;基于涡轮增压器涡轮箱传热机理,应用流固耦合方法对涡轮箱进行数值模拟,对涡轮箱温度场、涡轮箱热-机械应力及应变进行计算分析,并测量相应的涡轮箱温度场及应变量。试验结果表明:本文的耦合传热、热-机械应力及应变计算分析结果与实际情况较为吻合,该数值模拟流程可以为涡轮箱的设计研发提供一定的参考依据。论文的研究工作及创新之处如下:(1)相比以往采用的单向耦合计算,本文采用第三方软件MPCCI进行了双向流固耦合分析,不需要多次人为进行结果映射,可以同时进行FLUENT涡轮箱内高温废气的流动模拟及ABAQUS涡轮箱结构受热分析,两者独立计算自动耦合得到涡轮箱温度场分布,为后期涡轮箱热应力的计算提供了更为准确的边界条件。(2)本文对涡轮箱的模拟仿真使用更为完整的边界条件(涡轮前部温度,涡轮后部温度,涡轮前部压力,涡轮后部压力),同时控制涡轮箱废气阀门在不同工况下的开度,使其更接近实际工况,有效保证了模拟仿真结果的准确性。(3)相比于以往单一涡轮箱零部件的模拟仿真,本文考虑到涡轮箱相邻零部件在高温下产生热膨胀,相互挤压变形,在计算过程中增加了简化的排气歧管,排气管,涡轮转子,放气阀门等受热零部件,使得温度场的模拟更为准确,且有效模拟了各零部件受到热应力、热应变后对涡轮箱的影响,结果更为接近真实工况。