亥姆赫兹共鸣器衰减压缩机气流脉动的数值模拟与实验研究

提出在往复压缩机阀腔处安装亥姆赫兹共鸣器,来消减阀腔及管路中气流脉动的措施,并应用平面波动理论及转移矩阵方法,数值模拟了亥姆赫兹共鸣器的衰减特性,对安装亥姆赫兹共鸣器前后的脉动进行了比较。设计了实验装置,在实验室两级压缩的橇装往复压缩机一级排气管路上对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:亥姆赫兹共鸣器能够有效衰减阀腔及管路内的脉动压力,可将阀腔内的脉动压力衰减40.1%,且下游管路内脉动压力也可得到有效衰减,最高衰减幅度达33.3%。研究还发现亥姆赫兹共鸣器的脉动衰减作用具有很强的频率选择特性,且安装于主管路的不同共鸣器共振频率互不干扰,在阀腔安装2个共鸣器能够同时有效衰减2、4倍频的压力脉动,而对其它频率脉动不产生影响。     

基于平面波理论的压缩机气流压力脉动分析与试验研究

以平面波理论为基础,给定符合往复式压缩机气缸启闭规律的边界条件,建立压缩机管路系统气流压力脉动计算模型。搭建压缩机管路气流压力脉动试验测试平台,测量得到实际气流压力脉动值,并与计算结果进行对比,误差仅在10%左右,验证了计算模型的正确性。针对实际工程案例,应用气流压力脉动计算模型,分析讨论了压缩机排气缓冲罐直径、排气口到缓冲罐连接管长度两因素,对管道内气流压力脉动大小的影响规律。结果表明,缓冲罐容积是引起气流压力脉动的主要因素,缓冲罐的容积越大气流压力脉动幅值越小;排气口到缓冲罐连接管道越长,气流压力脉动越剧烈。     

无油螺杆压缩机模拟分析

使用模拟分析可以大大节省在研究、开发过程中的试验费用。介绍了无油螺杆压缩机的分析模型,此模型可用于研究回转速度、压缩损失以及在压缩过程中不同的内、外压力比对机器的影响,同时就排气管内的气体脉动对螺杆压缩机工作过程的影响也作了叙述。     

考虑阀腔影响的气流脉动模拟改进

传统的压缩机管路气流脉动分析没有考虑阀腔容积的影响,使得计算的压力脉动偏高,部分气柱固有频率信息与实际不符。本文通过将阀腔等效为"管—容—管"单元模型,对现有气流脉动模拟模型进行了改进。利用改进后的模型对1台空气压缩机排气管路内的气流脉动进行了模拟计算,并搭建试验台对计算结果进行了验证试验。研究结果表明:利用改进模型计算得到的气柱固有频率与实测值最大误差由改进前的13.5%降至1.08%;管路中压力脉动幅值与实测值之间的偏差由改进前的106.99%降至5.65%,而且改进后的波形与实测波形变化趋势吻合程度明显改善。     

螺杆压缩机排气腔气体的数值模拟

在工艺气体螺杆压缩机中,由于压缩机的齿间容积周期性的与排气孔口连通将造成气流脉动,使流动损失加大,从而引起附加能量损失,同时气流脉动还是产生振动噪声的主要原因之一.本文利用CFD技术,采用RNG k-ε模型对工艺螺杆压缩机排气腔内的压力、温度、速度的分布和涡带的变化进行了分析,从而得到不同工况下排气压力脉动的分布以及机体结构对排气脉动的影响,为机体结构的优化设计和减振降噪提供了理论依据.     

往复压缩机气阀压力脉动及噪声试验分析

为研究压缩机阀隙气流马赫数对吸、排气过程压力脉动及压缩机噪声的影响，通过改变气阀阀隙几何通流面积的方式控制阀隙通道的气体流速和马赫数，采集不同阀隙马赫数下的吸、排气腔和气缸压缩腔内压力波动信号以及缸头侧噪声声压信号，分别对阀片开启时的阀隙压力脉动强度以及压缩机噪声时频信号进行分析。试验发现吸气过程阀隙压力脉动仅发生在阀片开启瞬间，且瞬时压力脉动强度远远大于排气过程；阀隙吸气马赫数对500～2500 Hz范围内的压缩机噪声均有一定影响，排气马赫数主要对2000 Hz的压缩机噪声有一定影响，吸排气阀隙马赫数的改变对试验压缩机噪声影响最大相差2.03 dB(A)。降低阀隙马赫数对改善压缩机吸排气过程压力脉动及压缩机噪声具有重要意义。     

减少液压系统压力损失的方法

1.缩短管道长度,但应使管长大于10～20倍管径 从沿程压力损失的计算公式知,管道长度L与压力损失ΔP成正比。但由于系统内沿程压力损失远小于局部装置压力损失,1m长的管路在一般工况下的压力损失不会超过0.01MPa,因此缩短管道长度对系统总压力损失的影响很小。相反,管道长度过短,会使液体的雷诺数无法因管道对液体的约束作用而降下来,这样会使后一元件局部装置的压力损失急剧增大,造成系统总压力损失明显增加。     

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。     

亥姆霍兹脉动衰减装置设计与数值模拟

亥姆霍兹共鸣器是一种常见的声学元件,可应用于衰减管道内气流脉动。根据API618标准推荐的亥姆霍兹共鸣器设计方法,针对往复压缩机排气管路设计气流脉动衰减装置;搭建三维压缩机气流脉动数值分析模型,计算发现管路内存在频率高达120 Hz的气流压力脉动;根据亥姆霍兹共鸣器的低通滤波特性,使用截止频率为110 Hz的亥姆霍兹共鸣器可削弱频率为120 Hz的气流脉动;在三维压缩机气流脉动分析模型中添加截止频率为110 Hz的亥姆霍兹共鸣器,发现频率为120 Hz的气流压力脉动幅度被削弱了76%。     

离心泵叶轮区瞬态流动及压力脉动特性

目前离心泵过流部件的瞬态流动分析主要集中在蜗壳内,对旋转叶轮区内的流动特性研究较少。基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格,对不同工况下离心泵内部瞬态流场进行数值模拟,计算得到的离心泵扬程和效率曲线与试验结果吻合较好。在离心泵叶片正背面分别设置3个监测点,分析叶轮区压力脉动特性。结果表明,设计工况下叶片正背面压力脉动的主频为叶轮转频或2倍叶轮转频,非设计工况下其主频均为叶轮转频。从叶轮进口到出口,叶片正背面的压力脉动最大幅值都逐渐增大。同一监测点上压力脉动最大幅值在小流量时最大,约为设计工况下5倍。分析小流量工况下叶轮内部相对速度分布,叶轮出口处附近随时间变化的旋涡是内部流动不均匀的主要原因,使得离心泵在该工况下运行效率低、压力脉动强度大。     

活塞压缩机管道气流脉动修正模型的建立及实验验证

以平面波动理论为基础,借助有限元方法中结构离散化的思想,建立了活塞压缩机管路气流脉动的模拟模型,并利用FORTRAN编写了计算程序,获得管路任意位置压力脉动幅值及波形。针对现有计算模型精度不足的问题,对模型进行了修正．搭建活塞压缩机管道系统气流脉动实验台,并对管道系统各个位置压力脉动幅值及波形进行了测量测量结果证实了修正后计算模型的正确性和波动理论的适用范围。     

往复式压缩机管道气流脉动声电模拟

基于无阻尼下平面波动方程与电路系统方程的等价，建立管道元件声学等效电路，运用MAT—LAB／SIMULINK软件，通过施加复合谐振电流源对往复式压缩机排气管道气流脉动进行仿真。并分析了缓冲罐安装位置对气流脉动削减的影响。并将仿真分析结果与转移矩阵法计算的理论结果相比较，发现误差很小，说明采用声电模拟的方法对往复压缩机管道进行气流脉动模拟和分析计算是有效的。     

并联对冲式消声器结构因子声学性能影响规律研究

为有效减少柴油机在工作过程所产生的排气噪声,本文提出一种并联对冲式消声器结构方案,对其受结构因子声学性能的影响规律进行研究,探究进排气管管径、进排气管长度、排气内插管长度、对冲管长度、对冲管数量等结构因子在0-4000Hz频域内对传递损失的影响规律。研究发现,较小的进气管管径、较少的对冲管数量、较小的对冲管管径以及较长的对冲管长度均可以有效提高并联对冲式消声器传递损失,较长的排气內插管长度可有效提高中低频段传递损失,而排气管管径对并联对冲式消声器的声学传递损失影响不大。     

自激低频脉冲射流空气喷嘴数值模拟与实验研究

为揭示自激低频脉冲空气射流产生机理,探究喷嘴运行参数及结构参数对空气脉冲射流的影响,提出了自激振荡空气喷嘴设计方案,并利用Fluent软件对自激振荡空气喷嘴腔内速度场进行数值模拟仿真。结果表明：在相同工况下,入口压力为0.4 MPa时,率先出现周期性脉动射流,速度脉动曲线最稳定。此外,在不同入口压力下进行了脉冲射流频率特性实验。实验发现：入口压力是产生自激振荡脉冲空气射流的重要运行参数,且存在最佳腔长61.8 mm,使脉冲射流振荡幅度最大,为空气喷嘴的优化设计提供了参考。     

排气压力脉动的全封闭往复式压缩机转速测量方法

提出一种基于排气压力脉动的全封闭往复式压缩机转速测量的新方法。全封闭往复式压缩机的吸排气阀片伴随着活塞的往复运动而开启与关闭,使压缩机吸排气产生压力脉动,排气压力脉动比吸气压力脉动明显。排气阀室较排气管出口压力脉动幅值明显,去除趋势项后经CZT变换得到的脉动频率和转速一致,故可将排气管出口压力作为新方法的采样信号。在不同压缩比工况下,新方法测得转速与压缩机实际转速进行对比,实验表明新方法在不同负载工况下都有效,精度为±1 r/min;测量时间为1 s。     

由于排气管道中压力波动引起的活塞式压缩机功率损耗

活塞式压缩机的排气管道和中间管道中之 压力波动会降低压缩机工作的经济性和安全性。 压力波动会增加压缩机的所需功率,破坏 阀的工作,引起管道内不正常的摆动。管道摆 动在一些情况下是造成与管道相联的部件、管 道设备以及建筑物等破坏的因素。 压力波动中最危险的是共振（谐振）,因 为它和较大的压力振幅同时产生。共振时外界 冲击（输气）频率与管道中气柱的固有振动频 率是一致的,并且排气管中最大压力的获得通 常与输气周期相符合的。如果外界冲击频率较 固有振动频率小2、3倍或其他整数倍时,则会 出现第二、第三次等谐波。     

某化工企业隔膜压缩机排气管路振动原因分析与改造措施

针对某化工厂隔膜压缩机排气管路运行中存在的严重振动问题,对其排气管路建立了气流脉动和振动模态分析模型,进行了管路内脉动激振力和管路结构模态分析。结合现场测试数据,找到了管路振动的原因,并提出了解决方案。对比改造前后管路的振动情况,结果表明:原管道振动严重处,改造后管路内气流脉动引起的最大激振力从343N减小到36N,管路一阶结构固有频率从4.7 Hz提高到了14.7 Hz。改造后实际运行管路振动测试数据显示,管路振动有明显改善,管路最大振动速度从原来的44 mm/s减小到了3.7 mm/s,完全满足安全生产要求,改造效果良好。     

某型航空液压柱塞泵压力脉动优化设计

为解决飞机液压能源系统中液压柱塞泵压力脉动带来的危害,保证航空液压系统的工作稳定性,防止管路系统的损坏,以某型航空液压柱塞泵为研究对象,提出了基于配流盘包角和缓冲瓶容积的柱塞泵压力脉动优化设计方法,探究了柱塞泵压力脉动产生机理与配流盘包角设计原理。基于AMESim软件进行了柱塞泵压力脉动仿真分析,并通过试验进行了验证。结果表明:2号配流盘和240 mL缓冲瓶组合的压力脉动优化效果最佳。     

往复式压缩机管道振动分析与优化

振动问题严重影响着压缩机管路系统的长周期安全运行。针对往复式压缩机管道振动问题,基于ANSYS有限元分析软件对振动剧烈的管路进行流体压力脉动计算与流固耦合模态分析。结果表明,诱发管路振动的主要原因是流体压力脉动频率和管道机械固有频率均落在了压缩机激振频率共振区内,增加防震管托的解决方案可以在一定程度上减弱管道振动,经对比不同约束位置的模态分析结果,确定了最合理的约束位置。     

基于Simulink的压路机振动液压系统管路动态特性仿真研究

以SR-12压路机振动液压系统为例,基于功率键合图-方块图方法及Simulink控制仿真软件,在仿真中,着重考察与管路的脉动频率、波形衰减速度和压力峰值等相关的因素,从而为实际的工程设计提供参考。研究表明:振动液压系统的小管径及长管路,有利于抑制系统的高频振荡以增强振动液压系统的稳定性,但延长了系统的动态响应时间及造成了较大的系统压力损失;对于大管径及短管路的振动液压系统,系统动态响应较快、压力损失小,但振动液压系统的高频振荡非常剧烈,稳定性较差。研究结果为大吨位压路机振动液压系统的设计提供理论依据。