对称修正齿端涡旋压缩机排气孔研究：兼对《涡旋压缩机的涡旋型线始端修正

阐明了涡旋压缩机齿端修正参数的确定原则，通过计算实例说明了对称圆弧和对称圆弧加直线修正压缩机涡线及齿端参数的设计方法；对无排气阀涡旋压缩机的实际排气过程和排气孔的开启规律进行了深入分析，得到了排气孔开设的一般原则及改善排气孔以减少排气损失的关键所在；给出了这两种修正方法常用的排气孔型式及其生成方法；对有排气阀压缩机的排气角作了简单分析。     

不对称排气涡旋压缩机几何模型的建立

为了建立负修正角、旋转半径小于基圆半径、对称腔非同步排气的涡旋压缩机几何模型,对排气腔之间的侧向泄露面积、吸气面积重新进行了定义,在几何分割和格林公式的基础上,获得了吸气腔容积、第一压缩腔容积、排气腔容积、吸气面积、泄露面积、排气面积的表达式或求解方法。计算结果表明,吸气过程结束阶段存在预压缩,涡旋段压缩过程速率恒定,进入圆弧修正部位后,压缩速率降低。排气腔RD排气面积略有增大后逐渐减小,排气腔LD排气面积逐渐增加,主轴转动半周逐渐减小,转角为4.247弧度时,压缩腔LC1开始排气,排气面积逐渐增加。     

任意圈涡旋压缩机的几何理论研究

从涡旋压缩机的工作过程特性出发，对任意圈涡旋压缩机的几何理论进行分析，给出了涡旋压缩机圆渐开线型线的几何参数——压缩腔对数及涡圈圈数的明确定义，推导出任意圈涡旋压缩机各工作过程的容积计算公式及其几何参数之间的关系。研究表明：涡旋压缩机完成吸气和排气过程分别需要压缩机主轴转动一周；对于未修正的圆渐开线型线的任意圈涡旋压缩机，每完成一次吸排气过程的循环主轴需要转动ΦE π α-φ^*的角度；对于始端进行修正的圆渐开线型线，只要两涡圈的啮合处于圆渐开线啮合，则本文所作的几何分析同样适用。     

对称修正齿端涡旋压缩机排气孔研究——兼对《涡旋压缩机的涡旋型线始端修正及排气过程研究》一文商榷

阐明了涡旋压缩机齿端修正参数的确定原则, 通过计算实例说明了对称圆弧和对称圆弧加直线修正压缩机涡线及齿端参数的设计方法; 对无排气阀涡旋压缩机的实际排气过程和排气孔的开启规律进行了深入分析, 得到了排气孔开设的一般原则及改善排气孔以减小排气损失的关键所在; 给出了这两种修正方法常用的排气孔型式及其生成方法; 对有排气阀压缩机的排气角作了简单分析。     

单螺杆压缩机几何参数对压缩机性能的影响

根据单螺杆压缩机的结构特点和工作过程特性,分析了单螺杆压缩机中啮合副的几何参数对压缩机性能的影响。计算了不同中心距系数和星轮螺杆直径比情况下压缩机的排气量,排气孔口位置和面积以及在排气孔口位置保持不变的情况下的流动损失情况。通过分析发现:排气量随星轮螺杆直径比的增大而增大,而随中心距系数的增大呈先增大后减小的趋势。排气开始位置不受星轮螺杆直径比变化的影响,只随中心距系数的增大而往排气侧延迟,排气孔口面积则随星轮螺杆直径比的增大而增大。在排气孔口位置不变的情况下,随星轮螺杆直径比增大,排气过程的流动阻力损失线性增加。该分析结果为压缩机改型设计提供了依据。     

喷液量和内压比对单螺杆压缩机排气孔口设计的影响

分析了单螺杆压缩机中喷液量和内压比对排气孔口位置的影响。计算在不同喷液量和内压比时,开始排气角、排气提前角以及沿螺杆轴向排气孔口边长。通过分析得出:内压比的增加使开始排气角增大,排气起始位置向排气端移动,沿螺杆轴向排气孔口边长减小,排气孔口面积减小;喷液量的增加使开始排气角提前,排气起始位置向进气端移动,沿螺杆轴向排气孔口边长增大,排气孔口面积增大。该分析结果为压缩机的设计提供了理论依据。     

基于圆渐开线涡旋压缩机的几何模型研究

为了详细研究基于圆渐开线等截面对称涡旋压缩机几何模型的特性,从圆渐开线几何学出发,对啮合角和排气角做了详细论述;用积分法求解得到了涡旋压缩机各工作腔容积以及容积变化率随主轴转角的变化并进行了分析,详细阐述了法向等距法计算涡旋压缩机工作腔容积的原理,并将两种计算方法得到的工作腔容积与实际模型进行了对比分析,结果表明,法向等距法计算结果优于积分法;最后,根据工作腔对数的存在情况对涡旋压缩机的泄漏面积进行了分析计算。几何模型的研究结果对涡旋压缩机整体数学模型的建立奠定了一定基础。     

涡旋压缩机的涡旋型线始端修正及排气过程研究

通过对涡旋压缩机排气过程的分析,提出涡旋型线始端修正的实用计算方法及排气孔设计的原则。指出舌簧排气阀对排气过程的影响,并对排气角的确定提出自己的见解。     

容积式压缩机排气流动的数值计算

建立了通用于容积式压缩机排气过程中描述排气口气速和工作腔内气体压力变化的数学模型，以往复压缩机为例，应用龙格一库塔法对其进行数值求解，得到了排气口气速和工作腔内气体压力随主轴转角的变化规律。研究内容有助于排气口开启面积的优化设计，以减小排气流动损失，适用于往复、螺杆、涡旋和转子等其它类型的容积式压缩机。     

单齿转子压缩机排气过程中压力变化规律的测试

测试了单台转子压缩机的P-θ图，分析了排气过程中的压力变化规律，重点讨论了与排气孔口设计密切相关的排气初期阶段的压力变化规律。     

双涡旋齿涡旋压缩机的工作过程特性研究

得到了双涡旋齿涡旋压缩机在工作腔的形成、工作腔之间的相对位置关系、腔内气体的径向泄漏和传热、涡旋盘所受气体力、背压孔和排气孔口气速等方面的性能特点，比较了与单涡旋齿涡旋压缩机在以上方面的不同。结果表明：双涡旋齿结构具有涡旋盘所受气体力波动小、排气脉动小、工作腔内气体的径向泄漏严重和热交换复杂等特点。     

二阶可微型线对涡旋压缩机性能的影响

针对传统变截面涡旋型线在构造形式上采用一阶可微连接方式时存在型线不光顺的问题,提出一种基于二阶可微的涡旋型线连接方法。利用该方法建立了吸气腔、压缩腔和排气腔的容积模型,并对作用在动涡旋上的轴向、切向和径向气体力在实际工况参数下进行了模拟计算。计算结果表明:涡旋型线的连接方式对涡旋压缩机容积性能和动力性能的影响比较显著;相比于一阶可微,采用二阶可微连接方式,行程容积和压缩比分别提高了19.20%,17.13%,轴向力、切向力和径向力均明显减小。可见,采用二阶可微连接方式的变截面型线涡旋压缩机,容积性能较高,动力学优势会更加突出,研究方法和结果可为涡旋压缩机设计提供参考。     

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。     

基于内压作用的通用型线涡旋齿载荷模型

根据对应的节线类型把压缩腔分为a、b两类,分析压缩腔压力、涡旋齿的作用载荷和应力特点,确定了涡旋齿根弯曲疲劳强度计算准则,得到了基于通用型线的齿根弯曲疲劳强度载荷模型.研究表明：简化涡旋齿为涡旋齿中线,涡旋齿工作时相当于中线内侧受到内压载荷作用,载荷的大小为内外壁面的压力差.涡旋齿上任意点的应力近似于脉动循环的弯曲应力,可用涡旋齿根等效应力用安全系数法以无限寿命计算涡旋齿根弯曲疲劳强度.开始排气角是影响涡旋齿强度和压缩机稳定性的一个重要因素.     

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。     

新型组合曲线涡旋压缩机容积特性研究

针对一种新型的组合型线的涡旋压缩机，系统地研究了该型线的压缩机各个压缩腔行程容积的求法，使得各个压缩腔随着曲柄转角的变化在不同段曲线的容积可以清楚的求出，为准确计算该型线的压缩机动力学及性能指标提供了依据。     

小参数涡旋齿的强度可靠性研究

分析了小参数涡旋压缩机压缩腔的压力载荷和温度,建立了小参数涡旋齿的弯曲疲劳强度模型。以天然气涡旋压缩机为例,计算了小参数涡旋齿的弯曲疲劳强度。结果表明,选择合适的排气角、材料和参数,修正涡旋齿的起始端,是提高涡旋齿弯曲疲劳强度的重要方法。     

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。