动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

基于三棱柱动网格的涡旋压缩机三维流场模拟

为研究涡旋压缩机内部流场的规律分布,在理论分析的基础上,建立了内部流场的三维模型。对非结构化网格划分的三种方法(四面体网格、六面体网格、三棱柱网格)分别进行了模拟试验,并通过试验结果对比发现,三棱柱网格划分方法在涡旋压缩机三维流场模拟中更为适用。在此基础上,运用动网格技术和RNG k—ε模型对流场进行三维数值模拟,模拟结果形象的展示了涡旋压缩机随时间周期变化的压力、温度、流速的分布规律,为涡旋压缩机的优化设计和应用提供参考。     

涡旋压缩腔径向泄漏对内部流场影响的分析

为了揭示泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的影响,应用CFD技术对不同间隙尺寸下的涡旋压缩机内部流场的定常流动进行数值计算,通过改变轴向间隙,追踪一个选定的月牙形压缩腔,在一个循环周期内流场的变化,进而分析泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的压力场、温度场、速度场的影响,得到压缩腔的泄漏规律及最佳泄漏间隙,并将模拟结果与理论绝热过程进行比较,验证所采用数值技术方法的正确可行性。     

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。     

涡旋压缩机压缩腔内气体非稳态流动研究

为了研究涡旋压缩机工作过程中腔内气体非稳态流动过程,建立了涡旋压缩机压缩腔的模型,依据动静涡旋齿啮合间隙调节压缩腔内流体区域的动网格分布,采用RNG k-ε湍流数学模型,实现了压缩腔内气体流动的数值模拟,研究气体速度场、压力场和温度场分布规律,分析了流场分布不均匀性的形成原因,探索了压缩腔间气体泄漏引起的传热、传质过程对非稳态流动的影响。     

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。     

考虑倾覆力矩影响的涡旋式压缩机径向泄漏机理研究

针对涡旋式压缩机动涡旋盘受到倾覆力矩作用,使得轴向间隙形成楔形角,而引起的径向泄漏问题,运用气体动力学理论,建立楔形平板间气体泄漏模型,计算得到考虑气体压缩性和摩擦损失影响的楔形平板间气体的质量泄漏量。应用计算流体动力学软件对涡旋压缩机工作腔的内流场进行了三维数值模拟,获得工作腔内压力场、速度场、温度场分布规律。通过试验比较相邻工作腔压差对动涡旋盘受到倾覆力矩作用泄漏量的影响,验证模型可行性和正确性。计算结果表明,楔形角变化时考虑气体可压缩性、摩擦损失影响,气体质量泄漏量的理论计算与数值模拟曲线变化吻合较好,渐扩形泄漏通道对气体泄漏影响较大。     

涡旋压缩机工作特性的研究

在分析涡旋压缩机实际工作过程的基础上，利用流体力学和工程力学的基本理论建立了涡旋压缩机的热力学模型，根据各运动部件的力学关系，建立了涡旋压缩机的动力学模型，对数学模型进行数值求解，得到各项性能参数，并对结果进行了系统分析，计算值与实验值较为吻合，验证了模型的准确性。     

一种非对称异步排气涡旋压缩机的数值模拟研究

传统非对称涡旋压缩机的2组工作腔内容积比不相等,会导致压缩时的压力不对称现象严重,同时使得排气损失和排气脉动增加。为此,针对一种等内容积比的非对称异步排气涡旋压缩机进行了数值模拟研究。首先,建立了非对称涡旋压缩机的几何模型,对非对称异步排气涡旋结构的构造原理进行了公式推导,分析了其工作腔的容积变化状况;然后,对该结构的流体域进行了结构化网格划分,并进行了瞬态数值模拟,研究了腔内压力场、温度场、速度场的分布特性;最后,在相同条件下,将该非对称异步排气涡旋压缩机与传统非对称涡旋压缩机进行了性能对比分析。研究结果表明：该非对称异步排气结构的腔内流场均呈非对称分布,同一工作腔的压力场较为均匀,2组工作腔的排气压差在2%以内,但同一工作腔的温度场和速度场受径向间隙影响,其不均匀程度较大;经性能对比,该结构的排气压力损失仅为6.6%,排气温度降低了8.1 K,排气时的脉动强度降低了34.9%,涡旋压缩机排气过程更加稳定。     

基于CFD的双螺杆压缩机的三维动态仿真分析研究

为了研究双螺杆压缩机的流场动力学特性,提出基于双螺杆压缩机的工作循环为一个理论循环的假设,建立其工作过程的数值计算模型,采用计算流体力学软件Fluent中的动网格技术对双螺杆压缩机的工作过程和流场动力学特性进行了动态模拟仿真。搭建了实验平台并研究分析了双螺杆压缩机的p-V变化规律,结果表明,仿真结果较好地吻合实验数据,验证了模型的正确性和模拟方法的有效性。     

双齿涡旋压缩机排气口开设及排气特性研究

研究了双涡旋齿涡旋压缩机排气口的开设,完善了排气口的开设原则,确定了双涡旋齿全啮合齿形和非全啮合齿形的排气口理论开设区域和可用开设形状,分析了双涡旋齿涡旋压缩机排气过程中排气腔容积、排气口开启面积和排气口气速等参数的变化规律。结果表明：与单涡旋齿相比,双涡旋齿排气口形状更为复杂但呈中心对称,而且在排气过程中排气口气速波动变化小。     

涡旋压缩机动涡旋盘端面摩擦副多转速下磨损影响分析

针对涡旋压缩机工作过程中动涡旋盘端面在常见工况下因表面磨损过大导致气体泄漏问题,以某型号涡旋压缩机为研究对象,建立动涡旋盘端面摩擦副受力分析模型,分析作业过程中动涡旋盘端面受载荷变化情况;利用有限元数值模拟得到动涡旋盘在典型工况下不同转速时端面摩擦副动态接触应力变化云图,在端面磨损实验机上测得动涡旋盘常用材料QT400磨损系数,通过修正Archard磨损模型并结合有限元磨损仿真计算出在不同转速下QT400的磨损深度值,并根据材料PV值原理设计实验方案分析QT400的磨损机制。结果表明：动涡旋盘转速越快,接触应力值较大的区域磨损深度值越大：材料磨损机制主要为疲劳磨损,随着载荷增大磨损机制不断向黏着磨损转化,并伴随有少量的磨粒磨损,该研究对涡旋压缩机动涡旋盘结构改进具有一定的参考价值。     

基于workbench平台的涡旋压缩机涡旋齿瞬态流固耦合分析

在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大。将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲轴转角下的涡旋齿的受力和变形分布,分析了流场变化对涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,此压力载荷施加方法与实际工作状态更接近,计算结果更贴近实际情况。     

旋叶式压缩机CFD仿真分析

针对某型旋叶式压缩机的排气过程进行研究,基于旋叶式压缩机的工作循环为一个理论循环的假设建立了其工作过程的一个数学模型,并采用有限体积法通过CFD(计算流体力学)软件Fluent对该压缩机的排气基元进行了模拟仿真。最后通过数值计算值、实验值[4]和仿真结果相对比,验证了该模型和方法在旋叶式压缩机的研究中的正确性和有效性。     

涡旋压缩机压缩腔流体的CFD模拟分析及应用

CFD技术在涡旋压缩机领域中的应用越来越重要,根据现有的一个涡旋压缩机的物理模型,建立其在工作过程中某一状态下的准静态的压缩腔计算模型,然后采用CFD软FLUENT对其进行模拟计算得到其流场特性和压力损失,在此基础上对原有模型的圆渐开线型线结构进行改进,研究正方形渐开线型线和圆渐开线-高次曲线-圆弧组合型线两种结构并模拟计算,结果表明其压力损失都大幅度减小且后者的泄漏线长度也大幅度减小,这为进一步研究涡旋型线的设计理论提供参考.     

涡旋压缩机非定常流动的三维数值模拟

针对涡旋压缩机工作过程中运动部件公转平动的运动方式使得工作腔内流场难以测试的问题,提出了带有移动边界、啮合间隙和封闭工作腔的涡旋压缩机非定常流动的三维数值计算方法。以齿头双圆弧修正型线为例,建立了三维几何模型。解决了带有啮合点的动边界在动网格中容易出现的负体积问题以及排气口遮挡问题,实现了三维数值模拟。得到了任意曲轴转角下的各工作腔内各截面的气体流动的压力和速度的动态分布规律,揭示了增压过程中腔内流动状态的变化机理。模拟结果表明:压力在各工作腔分布均匀,最大与最小压力之差不超过5%。沿着涡旋齿型线齿尾到齿头,内外侧的压差逐渐增大。速度分布不均匀,单个工作腔内最大最小速度之差可达到180m/s。径向泄漏沿啮合线呈对称分布,速度呈跳跃式分布,最大泄漏速度为200m/s,切向泄漏最大泄漏速度可达450m/s。