双螺杆压缩机的计算流体力学3D动态仿真与试验

基于双螺杆压缩机的工作过程为理论循环过程的假设,提出了双螺杆压缩机工作过程的数学模型,将其内部流动分为入口流体、基元容积流体和出口流体3个部分。运用计算流体力学(CFD)理论中的网格界面法和动网格技术实现空气吸入、压缩和排出的周期性变化过程,并通过Fluent对双螺杆压缩机的内部流场特性进行数值模拟。为了验证该数学模型与数值仿真方法的准确性和可行性,搭建了双螺杆压缩机内部压力测试装置,对双螺杆压缩机的p-V变化规律进行试验研究。结果表明,仿真数据与试验数据吻合良好。因此,文中所构数学模型和模拟方法为双螺杆压缩机的设计与研究提供了重要的工具和方法。     

平衡式双螺杆压缩机排气特性数值分析

针对用于可燃气体等介质回收、输送装置的传统双螺杆压缩机单向受力的不足,提出一种平衡式双螺杆压缩机。为掌握平衡式双螺杆压缩机排气区域流体运动特性,应用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术中的SIMPLEC算法及RNG/k-ε(Renormalization-group k-ε)湍流模型,对不同排气压力下平衡式双螺杆压缩机排气过程进行了数值模拟;研究了其排气区域流体湍流动能,流动轨迹及速度矢量的分布情况,从而得到了不同工况下泄露、涡流及回流的分布及变化特征;为平衡式双螺杆压缩机排气孔口的优化设计及进一步提升其运行性能提供理论依据。     

叶轮叶片后弯角对压缩机内流场的影响分析

利用CFD软件对离心压缩机的三维流场进行了数值模拟分析,并对离心压缩机性能进行了分析。流场模拟的湍流模型采用RNG k-ε模型,离心压缩机旋转区与非旋转区的耦合采用了MRF模型。在叶轮叶片后弯角变化从35°~55°对压缩机的内流场进行分析,且旋转流体边界采用了滑移网格。得出了压缩机内部流场的压力及速度分布云图,在此基础上对压缩机性能进行了对比分析。模拟结果有助于了解风机内流场的运动规律,为风机叶片的设计提供了参考。     

半封闭螺杆制冷压缩机排气噪声模拟与试验研究

针对某R22半封闭螺杆制冷压缩机,通过动网格的划分建立充分考虑轴向排气孔口面积变化的排气流场模型,利用Fluent软件进行流场的动态数值模拟;将模拟得到的流场结果作为LMS的边界条件,模拟得到了双螺杆压缩机排气噪声频谱图;通过试验测量结果对模拟结果进行了验证;并进一步分析压缩机排气流道优化设计对气流脉动和噪声的影响。研究结果表明：模拟与试验的压力脉动最大值的误差在5%以内,噪声频谱的变化趋势基本一致;压缩机排气过程气流脉动主要集中在排气孔口处,并在排气腔内有明显衰减;光顺排气腔流道和增设周向排气导流槽,可有效减少排气过程的压力脉动;模拟和试验结果都表明：以模拟结果为依据的排气腔流道优化有效地降低了压缩机噪声,说明本文所述研究方法可指导半封闭双螺杆制冷压缩机的优化设计。     

齿顶间隙对平衡式双螺杆压缩机流场干扰的研究

为了研究专门针对双螺杆压缩机存在转子单向受力问题而开发的一种平衡式双螺杆压缩机工作腔内齿顶间隙对其内部流场特性的影响规律,运用SCORG软件构建一种可完全兼顾实际工作间隙的工作腔流体模型,并在进行高质量代数网格划分的前提下,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对三种不同尺寸齿顶间隙的平衡式双螺杆压缩机流体模型进行内部流场特性的精确数值分析,得到了流场压力分布、速度分布以及排气压力脉动随齿顶间隙的变化规律。为平衡式双螺杆压缩机间隙优化设计及工程应用提供重要理论支撑。     

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。     

双螺杆捏合机转子型线设计与数值模拟

利用曲面共轭原理建立双螺杆捏合机转子型线设计与螺杆转子共轭曲面啮合方程的数学模型,提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆捏合机螺杆转子型线,给出转子螺旋副组成齿型线参数方程,进行转子结构设计.建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学理论,对非牛顿流体流动进行三维、等温稳态有限元数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下流场压力场分布、速度场分布、最大切应力、物料流动速率等特性;依据流固耦合理论,求解捏合机内部流体和双螺杆转子结构耦合方程,研究不同工况下流体压力和扭矩对螺杆转子应力和变形影响的变化规律.研究结果为双螺杆捏合机转子型线、结构参数的设计以及工艺参数的合理设定提供理论依据.     

离心泵内流场的数值模拟

运用Cfdesign流体分析软件,对离心泵内三维不可压缩斋流流动进行了数值模拟.分析了离心泵吸入室、蜗室内流体不同截面处的压力及速度特性;并得到了泵的流量及扬程值,其结果与实验值达到了很好的吻合.通过对泵内流体数值结果分析,可以揭示其内部的流场特性,从而为今后泵的性能预测、设计提供依据,缩短开发周期及其成本.     

套片式油冷器传热性能的研究

通过数值模拟和试验的方法对套片式油冷器传热和综合性能进行了研究,用 Fluent 软件模拟得到了两套片间单通流道内壳程流体的速度场、温度场和压力场的分布;通过试验研究得到了套片式油冷器传热和阻力性能曲线。拟合出了套片式油冷器管外膜传热系数和压降公式,并且和传统经验公式进行了比较与分析。     

往复制冷压缩机气缸内流场特性分析研究

往复制冷压缩机其空间封闭,内部零部件数量较多,分布复杂,结构紧凑,因此,现实中通过试验方法很难获得气缸内流场特性。CFD软件是利用计算机和数值方法对流体力学问题进行数值计算模拟很好的工具,可以通过动网格设置,阀门EVENTS事件设置,实现往复压缩机4个工作过程连续瞬态模拟。最终获得压缩机气缸内部流体的流动状态变化、气缸内流体压力脉动值随曲柄转角的变化。为进一步研究因压力脉动、速度脉动引起的压缩机吸排气噪声提供了理论依据。     

往复压缩机流量调节装置不同运动规律下三维流场仿真研究

针对流量调节装置改变吸气阀阀片运动规律,进而造成往复压缩机内部流场复杂多变的问题,采用基于CFD的流体分析软件FLUENT对往复压缩机三维模型在不同流量调节装置背压、复位弹簧刚度工况下进行内部流场仿真模拟,从而得到运动部件运动规律、压缩机内部动态压力及压缩机示功图等.研究结果表明,不同流量调节装置影响往复压缩机吸气阀撤...     

轴流压气机特性计算模型的研究

提出了一套计算多级轴流压气机变工况的损失模型和落后角模型。用射线误差表示法表示了２台不同设计规律、不同翼型的多级轴流压气机的试验特性与计算特性线之间的误差。比较了１台２级轴流压气机的速度场的试验值与计算值，证明本模型具有较高的精度和较大通用性，所采用的射线误差表示法适用于单级及多级压气机的误差表示     

Experimental investigation on aero-acoustic characteristics of a centrifugal compressor for the fuel-cell vehicle

A variety of centrifugal compressors are used in various fields of industry such as aircraft, home appliances, and vehicles. Comfort and quietness are important in these uses. As a result, noise has become an important consideration in compressor design besides the conventional performance parameters such as efficiency and pressure ratio. However, compressor noise has been difficult to understand because of the lack of information. The aim of this paper is to investigate the aero-acoustic characteristics of a centrifugal compressor for the fuelcell vehicle by experiments. The existing compressor system is modified to measure the internal pressure fluctuation at the impeller inlet, the impeller outlet and the diffuser outlet. Four microphone probes are also installed to determine the external noise levels and spectra of the compressor in an airtight room according to the RPM and mass flow rate. The test results show the possibility to tell the relative noise level of a centrifugal compressor with the internal pressure data. The external microphone signals have relation to the internal pressure signals. They have similar patterns and spectra. It is a noteworthy phenomenon because it is easier and inexpensive to predict pressure behaviors than noise characteristics of centrifugal compressors. The dominant noise source is the tonal noise during normal operation. But the broadband noise component due to the turbulent flow in the compressor increases during low flow rate operation. Computational simulations are carried out to describe these phenomena and to identify noise indicators. The turbulence kinetic energy and the pressure distribution obtained from CFD results may be indicative of the relative noise intensity of the compressor. The experimental facility, instrumentation and simulation conditions are described, and the results are presented in this paper.     

基于流体仿真的双螺杆压缩机转子型线研究

阴阳转子型线设计时存在参数修改频繁、性能实验搭建不便等问题,影响了转子型线设计效率的提高,针对以上问题,提出将 NURBS曲线和流体仿真技术应用于双螺杆压缩机转子型线设计中的新思路。以单边不对称摆线-销齿圆弧式转子型线为研究对象,开发了新型双螺杆转子型线。应用NURBS曲线构建了螺杆转子的齿廓线;建立了双螺杆压缩机原型线与新型线流场仿真模型,运用Fluent软件模拟了其在工作转速下压强与流速的分布规律。由仿真结果对新型线设计的合理性进行了预判,并为新型线的改进优化直至获得性能优良的双螺杆压缩机阴阳转子提供了参考依据。     

高速离心压缩机旋转失速的全流场数值模拟

使用商业计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算软件CFX求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程组,结合出口气腔模型对某带无叶扩压器的离心压缩机的旋转失速现象进行数值模拟。为了准确地模拟小流量下的失速流动现象,在CFD计算中采用包括蜗壳在内的全场网格。首先使用定常计算得到该离心压缩机的稳态性能曲线,并和试验测量值进行比较。然后引入出口气腔模型,模拟离心压缩机内的旋转失速流动。在小流量下模拟得到离心压缩机内部流场的非定常流动现象。分析气腔模型不同参数对失速流动的影响,气腔体积越大,计算得到的失速频率越低。     

离心压气机流场的计算研究

针对一款典型的高压比离心压气机SRV2,采用NUMECA软件,计算其内部的流场情况,并对这些流动状态进行研究。研究表明,离心压气机中主要存在3种二次流结构,这些二次流相互作用,形成了离心压气机中常见的射流尾迹结构。该研究对于改进离心压气机设计、提高其性能具有重要意义。     

基于CFX的新型同步阀流场分析

以一种新型同步阀为研究对象,应用 UG软件建立了三维几何模型,借助 ANSYS CFX 14.5流体分析软件,用标准紊流模型模拟了阀内部流场内流体的同步分流情况及流动状态,得到了阀内部的压力场、速度场等流体状态。对阀改进前模型的数值模拟结果表明分流精度很低,同步精度不存在理论性误差,原因是结构不合理,导致节流口面积不能补偿负载压差的影响。故对阀结构改进后,分流精度得到了较大程度的提高。所得阀内部流体的压力和速度的分布情况,为合理改变同步阀结构及节流口面积函数提供了参考依据。     

Analysis of the Internal Characteristics of a De ector Jet Servo Valve

In current research on deflector jet servo valves, the receiver pressure estimated using traditional two-dimensional simulation and theoretical calculation is always lower than the experimental data; therefore, credible information about the flow field in the prestage part of the valve can hardly be obtained. To investigate this issue and understand the internal characteristics of the deflector jet valve, a realistic numerical model is constructed and a three-dimensional simulation carried out that displays a complex flow pattern in the deflector jet structure. Then six phases of the flow pattern are presented, and the defects of the two-dimensional simulation are revealed. Based on the simulation results, it is found that the jet in the deflector has a longer core area and the fluid near the shunt wedge cannot resist the impact of the high-speed fluid. Therefore, two assumptions about the flow distribution are presented by which to construct a more complete theoretical model. The receiver pressure and prestage pressure gain are significantly enhanced in the calculations. Finally, special experiments on the prestage of the servo valve are performed, and the pressure performance of the numerical simulation and the theoretical calculation agree well with the experimental data. Finally, the internal mechanism described by the theoretical and numerical models is verified. From this research,more accurate numerical and theoretical models are proposed by which to figure out the internal characteristics of the deflector jet valve.     

高转速大小叶片斜流叶轮数值模拟

用数值模拟方法对高压比大小叶片斜流式叶轮内部全三维有粘流场进行了详细分析,获得该压缩机的特性曲线和主要参数分布。计算结果表明,设计点达到设计要求值,斜流叶轮内部流动正常,满足性能要求,叶轮的小叶片在气流通道后部还有一定的改进余地。