双螺杆制冷压缩机工作过程的数值模拟

双螺杆制冷压缩机由于其独特的优势已被广泛应用,但由于其复杂的转子结构及型线设计,对该类压缩机的整体性能的预测一般采用一维数值模拟或经验方式得到,但是该类方法无法获得压缩机内部流体压力场和温度场的分布情况。根据试验用螺杆压缩机建立了三维模型,利用结构化动网格技术,通过CFD软件对双螺杆压缩机的内部流场进行了三维数值模拟,分析了流体在压缩机内部的流动及热力学参数分布状况,得到了压缩机内部压力场、温度场和速度场的分布规律。将三维数值模拟得到的P-V指示图及压缩机宏观性能参数与试验结果进行对比分析,发现模拟结果与试验数据基本一致,部分负荷时误差较大,误差最大的是绝热效率,为2.58%。数值模拟能够准确预测双螺杆压缩机的性能,并为压缩机设计提供了新的方法。     

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。     

高原环境增压器离心压气机特性试验研究

针对所研制的高压比涡轮增压器压气机,基于构建的进气高原模拟试验台架,开展高原环境下车用增压器压气机特性试验分析与研究,以探讨高压比压气机高原特性的变化规律,并获得相应的验模试验数据。结果表明：在高原环境下,随着海拔的升高,压气机质量流量减小,同转速下最高压比基本保持不变,效率、雷诺数有所降低。海拔自1 000 m升高至4 500 m,质量流量减小26%~44%,效率降低1%~3.5%,压气机进口气体雷诺数降低约30%,近50%以上工况不满足雷诺数处于自模区假设。同时,压气机稳定工作流量范围拓宽,最高可拓宽11%,发生在高压比高转速工况。随海拔的升高,压气机体积流量减小,体积流量特性变化幅度较小,约3%(小于折合质量流量变化特性);因此,忽略系统效应的喘振线差异,可以采用体积流量特性进行变海拔高原环境离心压气机特性及内部流动对比研究。在高原环境下,以折合参数绘制的通用特性与零海拔特性差别较大,尤其是4 500 m海拔,不具备较好的可比性和参照性;而以相似参数绘制的通用特性同时也存在差异,但与折合流量特性、实际流量特性相比,随海拔变化最小,可用于不同海拔特性对比研究。由于雷诺数变化的影响,离心压气机特性随海拔高度存在差异,以马赫数相似为基础的特性曲线绘制方法存在偏差,不再有效;此时,对压气机在高原特性的研究,需要采用实际流量和实际转速;但在不同海拔特性曲线对比研究方面,采用相似参数为基础绘制的特性曲线具有较好的直观可比性。     

轴向间隙引气对双级轴流式压气机性能及流场影响的数值研究

采用数值模拟的方法,研究了引气对某双级轴流压气机气动性能的影响。数值计算所获得实壁机匣总性能与试验结果符合良好,结果表明,在靠近第二级转子前缘处的机匣引气能够有效地提高压气机的失速裕度的同时,对压气机的压比和效率影响较小,分析了引气对压气机顶部区域流场结构的影响。     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

涡旋压缩机工作过程模拟及传热分析

根据涡旋压缩机的运转规律,得到了绝热状态涡旋压缩机非定常流动的数值模拟计算方法;对涡旋压缩机理论计算模型进行网格无关性验证、动网格重构验证,保证其数值模拟计算结果的准确性.得到了涡旋压缩机工作过程的压力场、温度场、速度场分布规律,得到其工作过程曲线与各工作腔的泄漏规律,并与理论绝热过程进行对比,验证了所采用的数值模拟计算方法的正确可行性.进而探究考虑流热耦合传热的涡旋压缩机工作过程的数值模拟计算方法,提出通过合理地设置壁面热力条件参数实现涡旋压缩机达到热力平衡状态的数值模拟计算方法.     

正弯静叶对某多级压气机变工况特性的影响研究

对某13级轴流压气机的内部流场进行了全三维数值模拟数值分析。针对原型压气机变工况运行时静叶吸力面角区位置流动分离较为严重的情况,进行正弯优化设计,探讨正弯叶片的引入在全工况范围内对压气机前三级的流动特性带来的影响,并重点分析改型前后近喘振点的流场特征。结果表明,适当的弯叶片可以抑制角区闭式分离的发生和发展,从而恢复角区的扩压能力,并获得整个流场的改善,最终提高压气机的压比、效率和喘振裕度,同时级间匹配良好,变工况性能明显优于原型。     

弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究

采用具有不同控制参数的积叠线对Rotor37转子叶片进行周向弯曲造型设计,获得叶片的最佳弯高和弯角。采用数值计算方法研究了叶片弯曲对压气机性能及其内部流动结构的影响,结果表明:弯曲叶片具有良好的变工况性能,新设计的叶片能有效提高压气机的绝热效率和总压比。叶片周向弯曲引起端部低能流体向主流区的迁移,使得端壁和主流区流动状态发生改变,在端壁区流动损失下降,而在主流区流动损失有所增加,同时沿叶高方向上流体的质量流量被重新分配。     

周向槽机匣处理的数值研究及扩稳机理分析

结合周向槽机匣处理试验结果,采用全三维的数值方法对带周向槽机匣处理的亚音速轴流压气机内部流动进行研究。试验与数值结果均表明周向槽机匣处理能扩大压气机的稳定工作范围,同时略微地降低压气机效率。在两个转速下,数值模拟结果与试验结果符合良好。通过详细地分析压气机叶顶流场表明实体壁机匣时,触发该压气机失速的主要原因是间隙泄漏涡涡核破碎,使得叶顶通道堵塞程度严重。采取周向槽机匣处理能降低产生叶尖泄漏运动的驱动力,有效地削弱了间隙泄漏流造成的负面影响。与此同时,周向槽具有抽吸或吹除机匣端壁区低相对总压流体的能力,使低能气团在叶顶通道堆积的范围大为缩小,提高了叶顶通道内的流通能力。     

Valve dynamic and thermal cycle model in stepless capacity regulation for reciprocating compressor

The existing researches of stepless capacity regulation system by depressing the suction valve for reciprocation compressor always adopt hypothesis that the compressor valves are open or close instantaneously, the valve dynamic has not been taken account into thermal cycle computation, the influence of capacity regulation system on suction valves dynamic performance and cylinder thermal cycle operation has not been considered. This paper focuses on theoretical and experimental analysis of the valve dynamic and thermal cycle for reciprocating compressor in the situation of stepless capacity regulation. The valve dynamics equation, gas forces for normal and back flow, and the cylinder pressure varying with suction valve unloader moment during compression thermal cycle are discussed. A new valve dynamic model based on L-K real gas state equation for reciprocating compressor is first deduced to reduce the calculation errors induced by the ideal gas state equation. The variations of valve dynamic and cylinder pressure during part of compression stroke are calculated numerically. The calculation results reveal the non-normal thermal cycle and operation condition of compressor in stepless capacity regulation situation. The numerical simulation results of the valve dynamic and thermal cycle parameters are also verified by the stepless capacity regulation experiments in the type of 3L-10/8 reciprocating compressor. The experimental results agree with the numerical simulation results, which show that the theoretical models proposed are effective and high-precision. The proposed theoretical models build the theoretical foundation to design the real stepless capacity regulation system.     

H-Ⅰ型网格对离心压缩机叶轮数值计算的影响

网格结构是CFD计算中影响计算速度的重要因素,H-I型网格生成简单,适用于高速叶轮机械。以一个带分流叶片的高速离心压缩机叶轮为例,采用H-I型网格,分析周向、流向网格数分布以及网格尺度对网格质量的影响,对5种不同的网格划分形式进行了数值计算,比较了它们对数值计算的时间和稳定性的影响。     

打磨修理对跨声速压气机性能的影响研究

为了控制航空发动机压气机叶片损伤继续发展,通常采用孔探打磨进行修理。为研究其带来的影响,选取跨声速压气机Rotor37为研究对象,构建了不同叶高的叶片前缘打磨修理模型,采用数值模拟方法,研究了打磨修理对跨声速压气机气动性能的影响,结果表明:叶片前缘打磨修理使压气机整体性能下降,压比减小,效率降低,使堵塞点流量减小,而对失速流量点基本没有影响;不同叶高的打磨修理中心对压气机气动性能影响趋势一致影响幅度相当,但打磨叶高的不同造成压气机内部流场变化;叶片前缘打磨后,打磨处激波前马赫数增加,激波强度增大,影响效果随着叶高的增加而增加;压气机进口因为叶片打磨而造成相对动能在叶片打磨处附近降低。     

进口轮毂比d=0.45的轴流式双级压气机试验研究

为了验证进口轮毂比d=0.45轴流式双级压气机气动性能和掌握压气机性能试验技术,本文进行了上述压气机的性能试验,测得了相对换算转速n(пр)＝0.546、0.766、0.876、1.00下压气机的特性,同时对低转速范围内压气机的喘振现象进行了观察。试验结果表明：试验所得增压比特性与理论计算十分接近,平均半径处速度三角形与设计的基本重合,只是试验的压气机效率,由于温度场的不均及用温升计算,相差较大。     

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。     

NUMERICAL ANALYSIS ON THREE- DIMENSIONAL FLOW FIELD OF TURBINE IN TORQUE CONVERTER

Three-dimensional flow field of turbine in torque converter is simulated by numerical calculation in order to improve the performance of torque converter. Calculation model of a torque converter is presented based on the mixing-plane technology. In the calculation of flow field,the 3D N-S equations are separated by finite-volume method and solved by semi-implicit method for pressure-linked equations(SIMPLE). Based on flow field calculation,the flow field of turbine is simulated. The velocity and pressure in the flow field of turbine are analyzed. The external performance of the torque converter is also calculated. Results of flow simulation show that there are secondary flow,off flow and velocity gradient in turbine passage. The validity of numerical simulation is verified by comparing the results of numerical simulation with experiment data.     

压缩机叶轮的逆向造型及流场数值模拟

介绍了叶轮的逆向造型和内部流场的数值模拟,应用逆向造型技术对整体压缩机叶轮实现快速三维建模,再对其进行内部流场数值模拟,研究分析叶轮叶片表面的流场、压力分布及湍流等重要的流动现象,以分析检验该叶轮的动力性能,为叶轮的动力性能检测提供了又一种快捷的方法,也为探索压缩机叶型优化设计和进一步改进提供了有价值的物理信息.     

叶顶间隙形态对离心压缩机整级气动性能的影响

对某离心压缩机模型级6种不同的叶顶间隙形态的流场进行了数值模拟,分析了叶顶间隙形态对离心压缩机模型级整级气动性能的影响,详细分析了不同间隙形态内部的流动结构。研究结果表明:由于叶顶间隙的存在,在整个工况范围内级压比,多变效率,能量头相比无间隙时都有较大幅度下降,特别在大流量区下降更加明显,而且不同的间隙形态对级性能的影响也不同,与无间隙相比间隙1在设计工况点压比下降1.77%,多变效率下降0.65%,能量头下降3.08%,间隙4在设计工况点压比下降4.38%,多变效率下降2.41%,能量头下降7.08%,而间隙2,3,5,6的间隙值在间隙1和间隙4之间,其整级气动性能也介于间隙1和间隙4之间,其中间隙3和间隙5的整级气动性能要优于间隙2和间隙6。     

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。     

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。     

电动汽车涡旋压缩机内油气分离器的研究

通过数值模拟的方法研究了电动汽车涡旋压缩机在不同转速工况下,进口结构对油气分离器的流场和性能的影响.采用RSM模型对油气分离器内的气相流场进行模拟计算,同时利用DPM模型对4种分离器的油滴轨迹进行追踪.研究结果表明:进口结构变窄将促使油气分离器内部流场具有良好的对称性,并随着转速的提高,不同进口结构分离器的压降都呈抛物...