径向间隙对涡旋压缩机性能的影响

针对涡旋压缩机各压缩腔之间的泄漏问题,对不同径向间隙工况下的涡旋压缩机内部流场特性进行了研究。首先,建立了某型涡旋压缩机真实尺寸的流体域模型,分析了涡旋压缩机工作腔内流动应遵循的规律;然后,利用PumpLinx软件生成了涡旋压缩机流体域结构化网格,并对其不同径向间隙工况下的内部流场进行了数值模拟;最后,研究了径向间隙对涡旋压缩机压力、进出口的质量流量、动涡旋盘的轴功率等特性的瞬态和平均值影响规律。研究结果表明：涡旋压缩机中同一压缩腔的压力分布均匀,而温度分布不均匀,径向间隙越大,则温度不均匀性越明显;当径向间隙从0.02增大到0.08时,压缩机进出口平均质量流量减少,容积效率从92.7%下降到67.9%,而动涡旋盘的平均轴功率增加18.7%;因此,控制径向间隙对改善压缩机动涡旋盘受力不均匀性,提高压缩机的容积效率,减少其功耗具有重要意义。     

涡旋压缩机涡旋体的模态分析

涡旋体是涡旋压缩机重要的零件之一。为了研究其振动特性,对其进行模态分析是十分必要的。首先,以圆的渐开线作为涡旋体的涡旋曲线,利用APDL建立了涡旋体的的三维模型,经过网格划分,生成有限元模型;然后利用ANSYS模态分析模块,采用BLOCK LANCZOS方法进行模态计算;最后得出其前6阶固有频率和振型,对涡旋体的设计、制造及维修有理论指导意义。     

ADAMS/View环境下的涡旋压缩机动态仿真设计

针对某型涡旋压缩机,在ADAMS/View环境下建立了虚拟样机仿真模型。通过ANSYS平台生成模态中性文件（MNF文件）,实现了曲轴、动涡盘及十字滑环的柔性化设计,创建了涡旋压缩机的刚柔耦合模型。在柔性体动力学仿真基础上,分析了涡旋齿的啮合规律,明确了曲轴与十字滑环的运动状态,并计算出了主轴系统在启动阶段更为精确的速度、加速度变化规律,指出：主轴启动0.3 s后,涡旋压缩机趋于稳定运行。动态仿真结果为涡旋压缩机的技术进步提供了重要参考和依据。     

分体式涡旋压缩机箱体模态的数值分析

利用Pro/E软件和有限元软件Ansys Workbench联合对分体式涡旋压缩机箱体进行模态分析,分析了自由模态和约束模态的前10阶振型和模态频率,了解了箱体振型特点及振型位移最大的区域,并依据分析提出了改进方案。该分析对同类产品固有特性分析与设计具有指导意义,为分体式涡旋压缩机振动、噪声特性分析与控制提供了依据。     

涡旋压缩机曲轴转子壳体耦合动力学研究

以涡旋压缩机转子和壳体为研究对象,基于涡旋压缩机的总体结构和工作原理,通过对涡旋压缩机转子受力状态分析,建立了涡旋压缩机转子的动力学模型.利用有限元方法和多体动力学理论,对涡旋压缩机转子和壳体进行了有限元模态分析,获得了涡旋压缩机转子和壳体的固有频率和振型等模态特性参数.在涡旋压缩机主轴系拓扑构型的基础上,分别建立了主轴系的多刚体模型和多柔体模型.通过对曲轴系多体动力学分析,得到了气体力载荷和在柔性体条件下壳体承受主副轴承载荷等,分析了壳体在载荷作用下的动力学响应问题.结果表明,主轴和壳体主轴承之间的相互作用关系只有多柔体动力学模型能给出合理且相对准确的分析计算结果.通过壳体动态响应分析,不仅可以掌握壳体的位移与应力分布情况,而且还获得了壳体某一节点在运行过程中的位移时间历程,为主轴与壳体的结构设计提供理论依据.     

涡旋压缩机振动噪声特性的应用研究

分析了涡旋压缩机振动和噪声特性,研究了涡旋压缩机表面振动信号与噪声信号的关联关系;利用锤击法对涡旋压缩机及其主要组成零部件进行了模态实验,获取了前5阶固有频率;最后通过对涡旋压缩机的实测特性、振动和噪声关联关系及其固有特性的综合比较分析,给出了涡旋压缩机减振降噪的几点具体措施。     

基于APDL的涡旋压缩机转子组件轻量化实现

针对涡旋压缩机的系统振动与噪声,在主轴结构简化的基础上创建了其等效力学模型;以铁木辛柯梁(Timoshenko Beam)理论为依据,利用APDL语言开发了基于参数化的转子组件有限元建模程序。通过多载荷步下的转子动力学分析,计算提取了主轴传动系统的模态参数及Campbell图,在此基础上确定了转子的1~4阶临界转速。建立了多变量条件下的动力学优化数学模型,采用零阶寻优算法对转子组件进行轻量化设计,结果将平衡铁总质量M减轻了1.041 kg,同时优化了配重质量M2,M3和偏心半径R2,R3,并提高了主轴系统前4阶的临界转速,有利于涡旋压缩机的减振降噪和高速化发展。     

降低汽车空调涡旋压缩机排气温度的结构分析

为了减少汽车空调用涡旋式制冷压缩机排气过程的等容压缩功率损失,降低涡旋压缩机的排气温度,提高其制冷性能指标,对静涡旋盘排气口内壁作了勾内环槽的结构改型。通过数值方法模拟了具有内环槽结构的排气口中气体流动的静压力场,并通过性能对比实验验证了排气口结构改型后涡旋压缩机的制冷性能指标。模拟计算及性能实验结果表明,排气口结构改型后涡旋压缩机的各项制冷性能指标得到了明显提高。     

圆渐开线涡旋盘啮合模态分析

为研究涡旋压缩机动静盘啮合时的固有频率,建立了涡旋压缩机动涡旋盘、静旋涡旋盘啮合时的数学模型。通过Solid Works软件建立了两个涡旋盘啮合的三维实体模型,将建立的模型导入有限元软件ANSYS中计算,得到相应的动、静涡旋盘啮合时的6阶固有振型及各阶振型最大位移量。通过对比两种不同材料:灰口铸铁和镁合金,分析得出提高系统固有频率的一种途径。研究成果为涡旋压缩机的设计及在外部激振力作用下的振动响应分析提供了一定的理论依据。     

基于流场的变截面动涡盘热应力变形分析

建立了变截面动涡旋盘的三维几何模型。选择结构单元SOLID185,生成其有限元模型。对涡旋压缩机流场分析得到的模拟结果,进行插值拟合处理,得到了涡旋盘表面与压缩工质的对流换热系数及温度分布函数。由此对变截面动涡盘分别在线性温度场和基于流场分析的温度场进行热分析,得到了两种热边界载荷情况下涡旋盘的温度场分布,以及热变形和Mises应力结果。比较动涡盘的两种分析结果,说明涡盘热载荷的线性简化是合理的,基于流场的有限元分析更加符合涡旋压缩机的实际工况。     

基于ANSYS Workbench的涡旋压缩机隔振设计研究

以家用电动汽车空调系统中的涡旋压缩机为研究对象,对其进行隔振系统的设计。采用传统力学方法对其进行平衡设计,通过对原有模型进行结构优化,改善其受力情况;通过对隔振器进行理论计算,设计出了涡旋压缩机的一级隔振系统,通过计算此一级隔振系统的运用结果验证了隔振器的实用性;利用ANSYS Workbench软件对其进行动力学分析,得出其前六阶固有频率及相应的振型,来防止出现共振问题。最终使得涡旋压缩机的振动情况得到改善,达到平稳制冷的效果。     

涡旋压缩机工作腔流道仿真模拟及几何模型研究

涡旋压缩机运行过程中工作腔内部流场状态参数难以通过试验测试获取。所以采用数值模拟的方法获得动、静涡旋盘啮合过程中流场的运动变化规律已成为涡旋压缩机热点方向之一。为此,以圆渐开线型线的动、静涡旋盘为对象,从涡旋压缩机的三维实体模型中简化并得到了带有移动边界和轴向间隙的动、静涡旋盘啮合的三维流场数值模型。该模拟以R134a为工作介质,满足流体控制方程和气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型;利用CFD动网格技术设置流场边界,通过内部网格的拉伸、变形获得了工作腔内流体流动的压力、温度和速度的动态分布规律,探索了压缩过程中腔内压力、温度、速度分布不均匀的原因,并针对不同非整数圈和不同转速下的压缩机工作腔进行模拟和对比分析,为今后涡旋压缩机的研发提供理论基础。     

基于Pro/E及ANSYS的涡旋盘参数化设计

利用Pro/E的Program对涡旋盘的特征参数编程建立了涡旋盘的参数化设计模型,同时利用ANSYS的ADPL对涡旋盘的结构参数编程建立了涡旋盘的参数化分析模型.设计结果表明,基于Pro/E及ANSYS的涡旋盘参数化设计,有效地解决了利用三维CAD设计软件,建立的涡旋盘模型导入ANSYS中作为分析模型无法再生的问题,提高了涡旋盘的设计及分析效率,对实现涡旋压缩机的CAD/CAE一体化系统研究具有重要意义.     

基于模态分析的涡旋压缩机曲轴固有特性研究

为了解涡旋压缩机曲轴工作时的振动特性，利用试验模态方法和有限元方法对其固有特性进行了分析，给出了各自分析结果的前5阶固有频率，同时给出了有限元结果的各阶振型，进而为曲轴的设计和涡旋压缩机振动、噪声特性分析与控制提供了依据。     

刚柔耦合的涡旋压缩机转子系统的动力学分析

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明:实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。     

涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的有限元分析

根据油润滑涡旋压缩机的动力学特性,建立曲轴及曲轴部件两种机构的物理模型和有限元模型。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的固有特性进行分析,得出前六阶固有频率及各阶振型。分析比较两种情况下固有频率和振型的差异,为曲轴的优化设计与涡旋压缩机的振动分析提供相关依据。     

壁板结构热屈曲后模态特性试验

高速飞行器在服役期间面临着严酷的气动加热效应,热载荷会引起材料性能变化,会在结构内部产生热应力、热变形及热屈曲,从而改变结构的有效刚度,影响其动力学特性。针对铝合金壁板结构开展热屈曲后模态特性的试验,采用石英灯辐射加热方法模拟气动加热,利用热应变与温度的关系,获得了壁板结构热屈曲临近温度,进而选取屈曲前、屈曲后一系列温度状态开展热模态试验。试验结果表明,模态频率随加热温度的增加先降低,在临近屈曲温度附近达到最低值,热屈曲后随着温度增加又逐渐增加。由于不同阶模态对热载荷的敏感程度不一样,第3阶和第4阶模态在加热过程中发生交换,而模态阻尼随着加热温度的增加呈现增加的趋势。     

废油再生装置冷却设备涡旋压缩机结构参数优化

涡旋压缩机结构参数直接影响到润滑油分子蒸馏再生装备的效率。以基于泛函通用涡旋型线构成的变壁厚涡旋盘为研究对象,建立了以能效比为目标函数的结构参数优化模型。分析了涡旋压缩机压缩过程中由排气容积变化引起的热能变化及能效比变化。以能效比为目标函数,以涡旋盘结构参数及型线方程为变量,利用遗传算法得到能效比最优化时的变量。给出具体算例,并与等壁厚的涡旋型线构成的压缩机进行性能比较,得知前者更优。基于泛函的通用涡旋型线为涡旋压缩机型线设计拓展了思路。     

关于离心压缩机产生气体涡旋引发振动的特性综述

振动是压缩机重要的监测指标,振动幅值的大小是判断压缩机机械性能及气动稳定性的重要指标。目前我们所知引发振动的因素较多,如气体激振、旋转失速、转子不平衡、叶轮积垢等,其中产生于压缩机内部的气体涡旋影响最复杂,最难分析。通过对离心压缩机隔板空腔产生的气体涡旋所引发压缩机振动的特性分析,结合压缩机在实际运行中的现象与参数特点,可以判断振动原因,制定解决方案。本文对离心压缩机中产生气体涡旋对转子振动的影响特性,产生原因的分析验证及最终处理方案都进行了介绍。     

涡旋压缩机涡旋盘端面型线的变参图形设计

涡旋盘端面型线的图形设计是涡旋压缩机工程图设计中的一个难点，本文以涡旋盘的端面型线为研究对象，提出了通过对零件进行结构分析，提取能描述其几何结构的基本模型和参数，建立参数化几何模型，使图形具有随设计参数变化而变化的能力。利用该方法设计的工程图，图形精确度高，图形生成速度快，使产品易于变型及系列化，能明显缩短产品的开发设计周期。