基于数值仿真的活塞式压缩机排气阀设计参数研究

气阀是往复式压缩机的关键部件之一,气体流经压缩机气阀的能量损失是压缩机中气体动力损失的主要根源。通过数值模拟方法分析压缩机排气阀的设计参数对压力损失的影响。研究表明随着阀座出口处扩散角的增大,漩涡区范围在逐渐增大,即气体的损失逐渐增大,另外阀座出口处通流截面与阀座入口处通流截面的比值越大压损越小。最后通过试验验证了上述结论的正确性。因此在压缩机排气阀设计中扩散角一般为60°,在既定的设计空间里,尽可能增加阀座出口处通流面积,这对于压缩机气阀的设计具有一定的参考价值。     

压缩机吸气阀与排气阀的功耗对比

阐述了压缩机吸、排气阀功耗的简易计算方法,并得到了压缩机吸、排气阀功耗比的计算公式,分析了连杆比、气体等熵指数、相对余隙及压比对吸、排气阀功耗比的影响。当压比较小,吸、排气阀数量及有效通流面积一致时,吸、排气阀功耗接近。当压比较大导致吸气阀功耗远大于排气阀时,为有效降低气阀总功耗,吸气阀数量或有效通流面积应大于排气阀。     

往复式压缩机网状阀有效通流面积研究

通过对往复式压缩机网状阀内气体流动特点的分析，把气流通过网状阀时的流动损失分为四个部分：阀座流动损失，气流通过气阀第一次和第二次转弯时流动损失及出口流动损失。通过对气阀的吹风试验，分别得到了各个部分流动损失系数与升程，阀座通道宽度比Ｈ／ｂ拉关系式，进而得到气阀的有效通流面积与Ｈ／ｂ的关系式，与现有的公式相比较，取得了满意的结果。     

吸排气阀有效通流面积的最佳比

通过分析同级气阀总能量损失,导出了同级吸、排气阀有效通流面积的最佳比μ计算式。     

活塞式压缩机气阀

基本定义 气体通过气阀通道时,通道产生气动阻力。对给定通流截面面积、介质及其参数的气动阻力值,首先决定于通道尺寸关系,还与它们的形状和壁面粗糙度有关。 产生的阻力值可用无因次量来评定。气阀的流量系数α是通过气阀介质的实际流量mц,与通过具有最狭窄部位通流截面面积等于气阀通流面积的理想流管,在参数和介质相同时,绝热流动的理论流量mτ之比。     

气阀对压缩机容积流量的影响

以实例说明气阀对压缩机容积流量存在影响，并分析了气阀对压缩机容积流量产生影响的原因。指出当气阀总的有效通流面积过小，气阀弹簧力严重不匹配时，会导致压缩机的容积流量下降幅度较大。压缩机气阀设计或改造时，应保证气阀有足够的总的有效通流面积及合适的弹簧力。     

气动马达控制阀流场的CFD数值模拟

气动马达控制阀是气动马达的关键控制元件,其控制结构直接影响气动马达的动力输出及工作效率。针对气动马达控制阀内部气体流动特性,根据计算流体力学理论,建立了气动马达控制阀的仿真模型,利用动网格和滑移网格技术分析了配气阀在不同工况下进气管流场特性,并计算了安全阀在不同升程的速度场及瞬态流动特性。研究结果表明:安全阀在小升程时,流体局部湍流较强,压力损失严重;随着升程的增大,压力损失减小;配气阀在正转工况下进气管出口处流量及压力均大于反转工况。对控制阀的结构及配气相位进行优化,可以有效提高气动马达的工作效率和输出功率。     

微型压缩机簧片阀三维流固耦合分析

簧片阀具有结构简单、余隙容积小的优点,广泛用于微型压缩机上,它的运动与气体的流动互相影响。簧片阀结构对压缩机的效率、噪声有重要影响,其工作过程的准确模拟有助于在设计中提高压缩机的性能。采用一维方法进行模拟需要用到有效通流面积和有效作用力面积2个试验参数,且不能反映流动的细节。本文用三维流固耦合方法对某压缩机一级的工作过程进行了仿真,为模拟阀的开关过程,在阀片与阀座之间采用了0.2 mm厚的流体层,用间隙边界条件控制阀片开启与关闭。通过仿真得到了工作过程中的压力、速度、温度以及气阀的运动曲线。计算结果表明三维流固耦合方法可用于簧片阀的仿真模拟。     

气旋转接头缝隙泄漏流动参数敏感性分析

缝隙泄漏是影响非接触密封型气旋转接头性能的一个重要因素,研究其泄漏流动特性对气旋转接头设计具有重要意义。根据非接触密封型气旋转接头结构原理,将环形缝隙泄漏流动合理简化为二维等截面直管流动,采用正交试验设计原理,通过数值模拟分析了气旋转接头泄漏流动气体参数变化规律;以工程上最为关注的最低气体温度和泄漏流量为评估指标,分析了气体工质压力、泄漏间隙结构参数对缝隙泄漏的影响。研究结果表明,经缝隙泄漏气体产生膨胀,气体压力、马赫数和温度沿流动方向的变化规律因气体工质压力不同而不同。影响最低温度的主要因素是气体工质压力,次要因素是泄漏间隙结构参数;当气体工质压力越大,泄漏间隙越宽、越短时,最低温度越小,泄漏流量越大。     

金属橡胶调压阀流阻性能试验研究

介绍了一种基于弹性多孔状金属橡胶材料的新型调压阀,并对金属橡胶调压阀进行了流阻特性及稳流试验。试验研究表明:流量、丝径相同时,孔隙度越小,金属橡胶元件产生的流阻越大,能调节的压力范围(ΔP=P2-P1)也越大;流量与孔隙度相同时,丝径越小,金属橡胶元件产生的流阻越大,能调节的压力范围(ΔP=P2-P1)也越大。同时,金属橡胶调压元件具有抑制流体振荡的作用,使流体流动更加平稳。     

伯努利效应引起滑阀阀芯径向力的研究

运用CFD软件Fluent对液压滑阀内部流场进行可视化分析,详细研究了阀芯受径向压力分布情况和影响因素。计算发现,径向压力分布与阀口开度、入口流量、环割槽深径比、进出口油道的轴交角都有密切的关系。阀口开度越大,径向压力波动越小;入口流量越大,环割槽深径比越小,径向压力波动越大;与进出口轴交角为0°和90°相比,进出口轴交角为180°时x=0截面的径向压力分布更平稳。同时,通过伯努利效应对入口中心截面处阀芯周向压力分布及阀芯轴向分段建立压力方程,通过理论分析验证了仿真模型和结果的可靠性。最后分析了径向力不平衡产生的卡紧力及径向稳态液动力的分布及其影响因素。     

阀片顶开位移对往复压缩机气量调节效果影响研究

由往复压缩机部分顶开进气阀的气量调节原理可知,排气量的调节是由进气阀延迟关闭时间决定的,回流过程中的气阀通流面积将影响往复压缩机气量调节的实际效果。基于满负荷往复式压缩机工作原理建立了气量调节工况下的单级往复压缩机工作循环模型,模拟了气阀不同顶开间隙对应通流面积不同时的往复压缩机回流过程,获得了压缩机气缸动态压力变化规律;根据执行机构液压原理,利用AMESim液压仿真平台建立了执行机构模型,模拟执行机构工作状态,获得了不同顶开位移下的执行机构撤回运动规律。本文研究成果为气量调节工况下的气阀通流面积优化选择奠定了基础。     

2D伺服阀矩形和弓形先导级气穴特性及影响因素

二维(2D)伺服阀因其阀芯集旋转和平移运动于一体,且具有先导控制和功率放大的特性,被广泛应用于航空、军工等领域的液压系统中。由于伺服阀先导级的节流口面积非常小,流体流经此处后会因压力骤降而产生气穴现象,将直接影响伺服阀的工作特性。利用Fluent软件,在不同的阀口开度、敏感腔体积、入口压力下,对矩形和弓形2D伺服阀的先导级阀口和流道进行了两相流仿真。结果表明:矩形和弓形先导级阀口均存在一个最佳开度,对气穴现象的抑制能力最强;矩形先导级结构内的气穴现象,受敏感腔体积变化的影响较明显;入口压力越大,敏感腔体积越大,气穴现象越显著,先导级内气体含量越多。     

叶片切割量对轴流风机工作性能影响的研究

针对轴流式通风机在运行过程中叶顶流动损失大、熵产低的情况,利用流体仿真分析软件建立了风机的三维结构模型,对不同切割量情况下的风机运行状态进行了分析.分析结果表明,当风机的安装角一致时,叶片切割量越大,风机运行时的叶顶流动损失越大;风机全压越小,整机的熵产越大.该研究结论可为优化风机结构,提高运行效率和稳定性奠定了基础.     

后掠式轴流泵内部流场的二维PIV试验研究

以一后掠角为60°的后掠式轴流泵为研究对象,采用PIV技术对其内部流场进行测量,得到了0.8Qopt,1.0Qopt,1.2Qopt3个工况下叶轮在一个流道周期的12个拍摄截面上的速度场。发现在0.8Qopt工况下,经过后掠叶片的流体具有明显的径向流动趋势,流量越小径向流动趋势越明显。叶轮内流体在后掠叶片进口边和转轮端壁区容易出现低速区域,并且流量越小低速区域越大;在靠近轮缘附近,叶片进口边压力面上的流体会向吸力面流动,流量越小该现象越明显。研究结果对掌握不同型式叶片的轴流泵内部流动特性具有重要的理论指导作用。     

往复压缩机气阀设计对性能和可靠性的影响

通过压缩机气阀约束的流动对气缸效率的影响是众所周知的。本文提出了一种从气阀设计的几何形状,以及压缩机级的应用条件出发预测这些压力损失的方法。所研究的模型是通过串联的多约束的流动。最终结果是得出一个诱导量——“当量面积”,它是个单约束的有效面积,相当于实际的多约束的总效果。得出了一个涉及到当量面积以及所有其它对压缩机性能     

缓冲器的弹性支座

往复活塞式压缩机在运转中,由于气体在管道内压力脉动,特别是共振时,可造成气阀工作状态恶化;运动部件负荷增大;功率消耗增加;仪表读数失真。这是产生强烈噪声的主要原因之一。 为此,常在气缸接管处——、接近周期干扰力的发源处安装缓冲器,使进入级间设备和管路的气流压力脉动得以衰减,降低吸排气期间气体冲击所造成的损失。同时,在管道中使用     

气阀内气体流动的三维模拟

采用FLUENT软件对气阀内的气体流动规律进行仿真计算。利用Gambit建立气阀内流道模型，进口边界和出口边界压力取均匀分布，采用修正SIMPLEC算法，经过40次迭代，分别计算了吸气和排气时气阀内气体的速度场和压力场分布，得出了气阀的性能，为气阀的设计和改造提供了理论依据。     

往复式压缩机无级气量调节工况的CFD仿真研究

针对往复式压缩机进行气量调节时内部瞬时流场复杂多变的问题,对压缩机变负荷工况下的气缸内气体动态压力、平均温度、质量,气阀阀片的运动规律及气阀流域气流速度变化进行了研究。对吸气阀关闭角度与负荷值之间的关系进行了归纳;基于计算流体动力学(CFD),根据往复式压缩机工作参数设定求解参数和流体物性参数,提出了一种对其在无级气量调节工况下的内部流场进行瞬态数值仿真的方法。研究结果表明:压缩机变负荷时,气缸压力实验和仿真数据在各阶段的最大相对误差不超过10%,验证了模型的准确性;随着吸气阀关闭滞后,压缩机负荷下降的变化率增加;当负荷降低,回流阶段内的气流平均速度增大,其最大值高于吸气阶段最大值,缸内气体平均温度略有上升。     

往复压缩机气阀压力脉动及噪声试验分析

为研究压缩机阀隙气流马赫数对吸、排气过程压力脉动及压缩机噪声的影响，通过改变气阀阀隙几何通流面积的方式控制阀隙通道的气体流速和马赫数，采集不同阀隙马赫数下的吸、排气腔和气缸压缩腔内压力波动信号以及缸头侧噪声声压信号，分别对阀片开启时的阀隙压力脉动强度以及压缩机噪声时频信号进行分析。试验发现吸气过程阀隙压力脉动仅发生在阀片开启瞬间，且瞬时压力脉动强度远远大于排气过程；阀隙吸气马赫数对500～2500 Hz范围内的压缩机噪声均有一定影响，排气马赫数主要对2000 Hz的压缩机噪声有一定影响，吸排气阀隙马赫数的改变对试验压缩机噪声影响最大相差2.03 dB(A)。降低阀隙马赫数对改善压缩机吸排气过程压力脉动及压缩机噪声具有重要意义。