基于结构化网格涡旋压缩机泄漏状态研究

针对涡旋压缩啮合间隙存在复杂的泄漏问题,提出了一种考虑动涡盘公转运动且分区的泄漏模型,得到了涡旋压缩机啮合间隙处不同区域内流场的分布规律,对现有的泄漏模型进行了进一步补充;并采用了结构化动网格模型进行数值模拟研究,对啮合间隙处网格进行了加密,解决了涡旋压缩机采用非结构化网格模型由于网格的重构再生啮合间隙仅有单层网格导致模拟结果不准确的问题,得到了内部流场和啮合间隙处的流态特点,以及啮合间隙处泄漏速度、进气口与排气口质量流量与主轴转角的关系。     

异向啮合型双螺杆捏合机转子型线演化及其混合性能

针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题,建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型,改变阴阳转子头数及其他设计参数,演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子在内的多种转子端面型线;采用粒子示踪法对几种不同典型螺杆转子流道中的动态混合过程进行研究,对表征螺杆混合性能包括分布性混合和分散性混合的参数指标,如停留时间分布密度函数、分离尺度、拉伸速率、剪切速率等进行对比分析。研究结果表明:差速啮合型双螺杆捏合机分布性混合能力优于传统异向等速啮合型双螺杆捏合机,传统异向等速啮合型双螺杆捏合机分散性混合能力优于差速双螺杆捏合机。研究结果可为双螺杆捏合机螺杆转子的型线选择以及性能优化提供数据依据。     

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.     

基于ANSYS的啮合异向旋转双螺杆反应器三维流场数值模拟

利用ANSYS/CFD程序对双螺杆反应器异向啮合螺纹元件进行了三维等温非牛顿流场分析,求出了无物料在反应器中的速度和压力分布规律以及螺杆特性曲线的分布。计算结果表明,在螺棱处,在啮合区的物料具有较大的压力梯度和速度梯度;流量和螺杆转速成正比,流量和流道两端的压差成反比。     

双螺杆膨胀机的流场湍流特性分析

双螺杆膨胀机长期处于高温高压工况条件下,其内部流场非常复杂。通过建立双螺杆膨胀机流场分析模型,采用基于ANSYS的计算流体力学软件对转子进行了高速运转的固液两相动力学分析,得到了双螺杆膨胀机流场湍流特性。分析结果表明:整个流场的速度相对平稳;螺杆转子结构参数的差异导致阴阳转子流道表面上的速度分布参差不齐;流体在啮合区容易产生涡流,影响膨胀机工作性能。     

苯乙烯螺杆压缩机转子间隙的研究与分析

双螺杆压缩机的两个螺杆实际上相当于一对相互啮合的共轭斜齿轮,它的阴、阳转子间是定传动比啮合,以齿轮副啮合理论为基础,通过改变阴、阳转子的初始相位角,以达到调节螺杆压缩机转子间隙的目的。     

双螺杆压缩机CFD分析新方法的研究与应用

针对实际当中阴阳转子之间的啮合间隙和转子与气缸内壁的间隙最大只有不到几十微米的情况,克服了Fluent动网格计算时为了尽量避免计算过程中出现负体积网格的现象而要将模型间隙放大至毫米级以便画出高质量体网格的不足点,探索出了一种替换动网格技术的新方法用于双螺杆压缩机的CFD计算分析,减小了用于CFD计算的流体域模型的间隙,将模型的间隙处理到微米级甚至为零,有效提升了螺杆压缩机的仿真精度与分析结果的可靠性。新的CFD计算方法中采用ANSA处理器划分双螺杆压缩机流体域的面网格和STAR-CCM+划分体网格的混合处理方式,利用STAR-CCM+中的Morphing技术实现双螺杆压缩机的流体动力学仿真。经过分析,新CFD方法的计算结果与理论和实际情况相符合,可用于指导螺杆转子型线的设计和优化。     

双螺杆捏合机螺杆转子多场耦合特性数值模拟

以某新型双螺杆捏合机螺杆转子为研究对象,采用间接耦合以及弱耦合方法实现转子温度场和应力场、流场和应力场的耦合特性的数值模拟。将温度场作为体载荷施加在流固耦合结果上,实现螺杆转子温度场-流场-应力场的多物理场耦合特性数值模拟,以研究不同工况下在流场温度、流体压力和不同扭矩对双螺杆转子的综合应力和综合变形的多场耦合作用机理,并对螺杆转子在各物理场单独作用及耦合作用下的应力和变形情况进行对比分析。研究结果表明:与流场对转子产生的变形与应力相比,热变形是导致转子实际变形的主要因素,螺杆转子热变形的变化趋势与其实际综合变形的变化趋势基本一致,而由温度场导致的转子热应力值较小,远小于转子受到流场以及扭矩产生的应力值。根据分析结果可以确定双螺杆捏合机中对转子强度、刚度起主要影响作用的因素,以及确定转子合理工作间隙。研究结果对转子微观形貌的主动反演设计以及工作间隙的合理选择提供理论依据。     

爪式真空泵三爪转子的几何理论与工作过程模拟

爪式转子决定了爪式真空泵的工作性能。本文基于啮合理论,建立了直线-圆弧型三爪转子的几何模型,得到了其构建方法与型线的参数方程,并根据直线包络线的极限啮合位置分析了三爪转子的最大爪顶角。对三爪真空泵进行三维非定常数值模拟,分析了三爪真空泵的增压过程以及间隙处的泄漏情况。研究结果表明:由于内部泄漏三爪真空泵在气体等容输送过程中实现了混合增压,转子啮合间隙处的泄漏量最大。     

双螺杆多相混输泵转子变形的理论研究

双螺杆混输泵在输送高含气率介质时,泵内温升对泵内转子间隙造成影响,进而影响泵的容积效率,在极端情况下,甚至会造成转子卡死以及混输泵的损坏。本文建立转子模型对高含气率下双螺杆混输泵转子的热变形和力变形规律进行研究,结果表明转子的热变形是转子变形的主要因素,螺杆转子的变形量会随着介质含气率的增加而增加,当含气率大于90%后,变形量显著增大,当含气率为99%时,径向最大变形量发生在出口端面的齿顶,轴向最大变形量发生在螺杆转子的吸入口侧轴的右端面上。通过分析变形对各间隙的影响后发现,齿根间隙变化最大,其次是齿顶间隙,而齿侧间隙几乎不发生变化。     

工作压差对非接触式余弦转子泵效率的影响

为了探究非接触式余弦转子泵工作时工作压差对泵工作效率的影响,运用理论推导得出余弦转子泵的排量和流量计算公式,并且运用转子泵经验泄漏公式计算泵的泄漏量。通过理论计算得出泵工作效率与工作压差成比例关系。运用Fluent软件对泵内部流场变化情况进行数值模拟,对理论推导进行验证。经过数值模拟发现转子间隙处返流速度随着工作压差的增大而增大。转子间隙处的返流速度的增大导致转子间隙处的泄漏量增大致使泵工作效率降低。从而得出随着工作压差增大,泵工作效率降低。     

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。     

双锥对置锥螺杆海水液压泵流场数值模拟分析

为了深入分析泵压对双锥对置锥螺杆海水液压泵特性的影响,建立了该液压泵系统的三维模型及其流体动力学分析模型,运用CFD软件对液压泵的内部流场进行仿真分析,分别得出了不同进出口压差条件下和不同转子位置时的腔室液体压力分布以及转子受到的液压力。分析表明：新型海水液压泵腔室压力分布以啮合线为界限,由入口处到出口处交叉分布,且压力值逐级递增;左右转子受到的轴向液压力大小相等,方向相反;转子受到的液压力的方向沿转子自转的相反方向转动,而液压力大小基本不变。     

基于离散像素法的双螺杆压缩机螺杆转子间隙布置方法

为了保证双螺杆压缩机转子在工作运行时的平稳性,提出了一种基于离散像素法的啮合间隙布置方法,根据像素筛选原则及间隙判定原则,结合齿轮啮合及磨损原理, 基于双螺杆压缩机转子的齿廓型线特征以及转子在加工工况下的热膨胀仿真结果,对双螺杆压缩机阴阳转子的齿间间隙布置方法进行了研究,利用所提方法可在一对无啮合间隙的阴阳转子的端面型线上合理布置齿间间隙,调整转子啮合位置,减小双螺杆压缩机运行过程中的振动和磨损,降低运行功耗。     

混输泵双螺杆转子力热变形分析与研究

双螺杆泵转子工作过程中,螺杆搅油和轴承处摩擦会产生大量热量。由于螺杆型线相对复杂,大量产热会对螺杆转子的力学性能产生很大影响。因此,对螺杆转子的稳态温度场进行分析,并采用数值模拟的方法对转子的热变形和应力应变进行研究,得到转子在X、Y、Z三个方向的力、热变形量及综合变形量;同时对间隙量受转子变形影响的大小进行分析,结合转子数值分析的结果,实现对转子与转子之间和转子与机体之间空间的优化设计。     

高含气率下双螺杆多相混输泵泄漏分析及其对容积效率的影响

对双螺杆多相混输泵的泄漏通道进行了分析,建立了简化后的混输泵泄漏的数学计算模型,包括建立齿顶间隙泄漏模型、齿根间隙泄漏模型、齿侧间隙泄漏模型。并利用泄漏模型结合双螺杆内部泄漏通道的分布特点和容积效率的计算公式提出了双螺杆混输泵容积效率的数学计算模型。利用已有文献中的试验数据验证了理论计算模型的准确性,并且计算与试验值进行对比并分析了高含气率下含气率、转速、介质粘度对混输泵容积效率的影响。结果表明:当含气率在80%～95%之间增大时,齿顶和齿根间隙的泄漏量随之减小,而齿侧间隙的泄漏量先减小后增大,泵的容积效率会随介质含气率的增加而增大;但当含气率大于95%时,泵的容积效率会急剧下降,所以在混输泵工作时应当尽量将含气率控制在95%以下。同时双螺杆混输泵的容积效率会随着转子转速的增大而提高,随着所输送介质的粘度的增大而增加。     

双螺杆泵流场动力特性的数值模拟

提出一种新型高效、密封性能更优越的渐开线修形双螺杆泵,并基于有限容积方法与摆线型双螺杆泵进行对比,建立两种泵的数值仿真模型,分析其压力场、速度场等的基本规律及特性曲线,得出了双螺杆泵流道的容积效率。研究表明:流道压力随密封腔逐级增大,且同级压力由于泄漏作用呈减小趋势;流道螺槽内存在涡流现象,啮合区混合强烈,在转子与泵套壁面接触区域及啮合区存在负轴向速度,为主要泄漏区域;渐开线修形双螺杆泵容积效率相对较高,密封性能更优越。研究结果为螺杆泵开发以及性能预估提供了理论指导和依据。     

双螺杆压缩机多头变螺距螺杆转子数字化建模研究

针对多头变螺距螺杆转子设计过程复杂而导致加工难度高的问题,以双螺杆压缩机阴阳转子为研究对象,基于齿轮啮合原理建立由圆弧及其包络线构成的一阶连续多头转子型线。同时提出一种二阶连续的部分渐变式变螺距圆柱螺旋线,并借助拉格朗日型埃尔米特插值理论得到参数方程。通过编程得到包含转子表面三维点坐标的点云文件,应用Origin软件建立阴阳转子三维数学模型,验证编程的正确性。这一模型可以作为双螺杆压缩机多头变螺距螺杆转子设计的理论参考。     

流固耦合下双螺杆压缩机转子结构特性研究

针对周期性气动载荷对双螺杆压缩机转子的结构特性影响,基于有限元分析技术采用Fluent软件并结合流固耦合分析原理,对双螺杆压缩机三维流场进行仿真分析,将流场仿真得到的转子齿面气动载荷作为外界荷载导入转子的结构特性分析中,通过对比考虑气动压力与不考虑气动压力作用下,研究其对压缩机螺杆转子的结构特性影响。     

双螺杆真空泵新型变速螺线型转子的研究

针对现有渐开线型螺杆转子存在尖点与泄漏通道的问题,提出一种新型变速螺线型螺杆转子。基于螺线理论和啮合原理,建立了变速螺线构建理论,推导了型线方程,研究了不同旋转角函数对变速螺线生成过程和截面面积利用率的影响。通过解析求解和受力模拟,对比了现有的和所提出的两种转子的性能,结果表明:变速螺线型螺杆转子具有较好的啮合特性,连续光滑的空间接触线,齿根处应力分布平缓;并且变速螺线型螺杆转子有较好的级间密封效果和受力特性。