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。     

圆渐开线型线的涡旋压缩机内部流场模拟分析

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得。为此,以圆渐开线型线的动、静涡旋盘为对象,建立了带有动边界、径向与轴向间隙的动、静涡旋盘啮合的三维流场数值模型。利用CFD动网格技术设置流场边界、内部网格的变形,获得动、静涡旋盘啮合过程内部流场参数,并结合试验对模拟模型进行验证。结果表明:模拟结果与试验结果基本一致,获得了工作腔内流体流动压力和速度的动态分布规律,探索了压缩过程中腔内压力、速度、温度分布不均匀的原因。     

无油涡旋空压机热力过程数值模拟及分析

近年来,随着无油压缩机运用需求的增加,高效可靠的无油涡旋压缩机研制逐步成为涡旋机械领域的研究热点。利用CFD软件PumpLinx对压缩机热力过程进行了瞬态数值模拟,获得了不同工况下压缩机工作腔内部流场、压力、温度的动态分布以及流量等性能参数。模拟结果表明:压缩机吸气腔内存在"吸气增压"效应,且由于吸气流道不对称以及动盘公转的影响,一对对称吸气腔的吸气终了压力、温度存在差异,这也将造成在后续压缩过程中,相应对称工作腔内压力、温度存在差异。     

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。     

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。     

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。     

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。     

变截面涡旋压缩机传热模型研究

为了详细研究变截面涡旋压缩机的性能特点,考虑到腔体工作过程中的压缩与排气,对涡旋压缩机传热的数学模型的设计及仿真计算与性能进行分析,建立基于质量守恒,能量守恒和实际气体状态方程的涡旋压缩机模型,得到了每个工作腔的传热量随曲轴转角的变化特性,分析了内传热特性和泄露对各个工作腔中温度、压力和质量的影响,进而揭示了传热、泄露特性与工作腔压力和温度变化的复杂关系。采用研制开发的变截面空气涡旋压缩机建立测试平台,并将模拟计算得到的排气温度、质量流量和轴功率与试验数据进行对比,证明该数学模型可以全面反映变截面涡旋压缩机从吸气到排气等完整过程,为制冷涡旋压缩机的性能分析和优化设计提供了理论依据。     

气缸随转子转动滑片式压缩机内部瞬态流动分析

对一种气缸随转子同步转动滑片压缩机建立三维CFD模型并采用动网格技术模拟瞬态压缩过程,对给定压比下的压缩和流动特性以及不同出口位置的影响进行了分析。研究表明进出口过渡段和腔室有涡旋产生,有利于各腔室内速度、压力和温度分布的均匀化;压缩机滑片形成的多腔室有利于减小滑片两侧压差引起的泄漏;压缩机在旋转过程中出口质量流量呈现与滑片数量相关的波状变化,且出口质量流量随转速增大而增加;出口位置适当后移有利于提高压比,而流体温度变化不大,但出口质量流量有所减小。     

涡旋齿的不对称修正及异步吸气涡旋压缩机性能研究

现有异步吸气涡旋压缩机,在排气口开启瞬间存在不同压力气体的混合进而造成不可逆排气损失。针对这一问题,提出了一种基于中线的不对称圆弧修正方法,研究了修正参数对异步吸气涡旋压缩机性能的影响,构建了一种两组工作腔最大内容积比相等的新型异步吸气涡旋压缩机的涡旋齿,并对其工作腔内部流场进行了三维数值模拟。     

涡旋压缩机单向流固耦合方法与涡旋齿变形分析

提出一种涡旋压缩机气体流场对固体边界受力变形影响的单向流固耦合计算方法,建立了考虑泄漏间隙的带有齿头修正的渐变啮合间隙变壁厚的涡旋压缩机三维几何模型,采用LES湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,其压力分布沿Z方向不均匀,压差在涡旋型线展角492°处最大。将压力场载荷直接加载到固体边界上,得到任意工作状态下的涡旋齿受力和变形规律,分析了流场变化对固体边界涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,沿涡旋齿型线展角500°处变形最大与压力差分布相符。该压力载荷加载方式更加连续,更接近于实际工作状态,计算结果更为准确。     

无油涡旋压缩机对称容腔内气体热力学状态研究

为了研究无油涡旋压缩机工作容腔内气体的热力学变化过程。首先对涡旋压缩机容腔及工作过程进行了划分分析。其次在提出合理假设的前提下,运用换热关联式计算气体热交换的热量大小,并通过实验验证换热关联式的准确性。最后考虑换热对压缩过程的影响,对不同压缩腔内气体的热力学过程进行计算,并根据计算结果绘制单个周期工作腔内气体温度以及压力变化过程曲线。全面展示了腔内气体温度以及压力的变化规律,为涡旋压缩机的设计优化和深入研究提供参考。     

基于涡旋压缩机的容积式压缩机的三维数值模拟技术

运用Fluent中的2.5D网格技术和非一致网格技术,成功实现了涡旋压缩机的真正三维非稳态数值模拟。捕获到了端面泄漏现象和排气口的压力及温度的脉动现象,发现了涡旋压缩机工作腔内的周向流场分布和不均匀的瞬时温度场分布及由于泄漏所导致的局部涡流现象。模拟方法对于具有轴向映射结构的容积式压缩机的研究具有指导意义。     

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。     

低压腔涡旋压缩机润滑系统的模拟分析

在不考虑润滑油可压缩性和油池高度相同的条件下,采用 Realizable k －ε湍流模型、VOF 两相流模型,研究润滑油黏度、压缩机频率对低压腔涡旋压缩机离心式供油系统曲轴出口润滑油流量和主轴承径向供油孔出口润滑油流量的影响。研究结果表明,压缩机频率越高、润滑油黏度越低,曲轴出口和主轴承径向供油孔出口润滑油流量越大,润滑油到达摩擦副的时间和供油量达到稳定状态的时间越短,且润滑油黏度对供油量的影响比压缩机频率对供油量的影响大。     

无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。     

间隙对管道输油泵流动特性的影响

为优化某型号输油泵的结构,提高输油性能,研究了转子与泵体之间的径向间隙(以下简称:间隙)对泵流动特性的影响。采用ICEM软件对输油泵内流场进行建模与网格划分,应用计算流体动力学软件Fluent对输油泵在6种间隙及3种转速工况下的内流场进行数值模拟计算,得到了不同转速下出口流量和出口压力随间隙的变化曲线,对比分析了不同间隙下输油泵内流场的流动速度分布。研究结果表明:间隙为0.3 mm工况下,可获得较大的输出流量和出口压力,但出油口上部容易产生回流现象;间隙为0.4 mm工况下,可获得较大的输出流量,并且出油口流速呈现中心高、两侧依次减小的状态,然而,出口压力相对前者减小了32.01%(额定转速360 r/min工况下)。     

涡旋液压泵内部流动与压力脉动的数值模拟

采用CFD技术对涡旋泵内部流场进行三维非定常模拟,得到了不同转角下工作腔内压力、速度、气相体积分数以及进出口流量等参数,并进一步分析了泵内的压力脉动。研究结果表明:由于泵进口位置的不对称以及高速旋转下动盘对油的扰动作用,导致2个工作腔内流动的不对称;在高压差的作用下,动静盘啮合间隙处存在高速射流现象,并在间隙下游产生大面积的空化;在吸液末期和排液初期工作腔内会产生较高的压力脉动,严重影响泵的稳定性;通过降低转速、增大轴向间隙、缩短型线长度等方法可有效改善压力脉动现象。     

基于气腔模型和节流阀模型的离心压缩机喘振数值研究（英文）

本文结合气腔模型和节流阀模型建立了一种离心压缩机与管网系统的关联模型,该关联模型实现了压缩机从稳态到喘振的数值模拟。通过关联模型对离心压缩机内部流场进行了三维非定常数值研究,对叶轮流道和扩压器内的流动结构进行了绘制和分析。研究了压缩机出口压力及出口质量流量随时间的波动变化,分析了喘振工况下压缩机-管网系统的特性变化,讨论了出口阀门系数、背压等参数对喘振的影响。