基于泛函的通用涡旋型线形状变化规律研究

利用基于泛函的通用涡旋型线的几何理论,以涡旋型线压缩比和气体容积利用率为目标函数,得出基于泛函的通用涡旋型线收敛特性及型线形状变化规律。推得当级数项数k大于3时可得变壁厚涡旋型线,公转半径R、大盘直径D、型线圈数N与k值是影响变壁厚涡旋型线压缩性能的主要影响因素。通过建立收敛级数最佳的涡旋型线数学模型,利用基于MATLAB的遗传算法,优化得出在给定条件下的最佳目标值,并给出了最佳涡旋型线方程。     

基于泛函的制冷涡旋压缩机变壁厚涡旋型线理论及形状优化

针对涡旋型线形状在整机设计中的重要性,提出了基于泛函理论的变壁厚涡旋型线设计理论及其优化设计方法,分析了涡旋体壁厚、动涡旋盘的最大外径、涡旋压缩机的轴向间隙、涡旋型线节距、涡旋体高度、公转半径等约束限制范围,建立了变壁厚涡旋型线优化数学模型,给出了变壁厚通用涡旋型线形状优化实例,通过与传统涡旋型线相比,得出了能满足性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线。     

涡旋压缩机通用涡旋型线控制方程的必要性研究

在通用涡旋型线及其共轭型线研究中,利用平面曲线切向角为参数的曲率半径固有方程及其曲线微分关系得出基于泛函的通用涡旋型线方程,研究了涡旋型线节线及其控制方程,通过涡旋型线控制方程推导得到动静涡旋盘共轭涡旋型线。通过实例推导出动静涡旋盘涡旋型线的共轭型线,研究得出涡旋型线控制方程是生成涡旋压缩机涡旋型线的必要条件而非充分条件,并证明了通用涡旋型线控制方程的必要性。     

基于MATLAB遗传算法工具箱的组合涡旋型线优化

在涡旋压缩机型线的设计中,为了提高涡旋盘的面积利用率、涡旋压缩机的吸气容积,针对组合涡旋型线,建立了以组合涡旋型线行程容积为目标函数的数学模型。基于MATLAB遗传算法工具箱,对该目标函数进行优化,将优化结果与不同参数下组合型线及单一渐开线的行程容积对比,得到了行程容积较大的优化组合涡旋型线。     

基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中,针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制,并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,分析平面曲线的啮合理论,研究共轭啮合型线的解析包络原理.对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究,建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件,推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线,动静涡旋型线特征几何中心距为r.根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则,给出具体算例,得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形.基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会,拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路.     

基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计

利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法,NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题,最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。     

涡旋压缩机非对称变壁厚涡旋齿的设计与受力特性分析

针对现有对称变壁厚涡旋齿涡旋压缩机,其动涡旋齿和静涡旋齿均为变壁厚,动涡旋齿在公转平动过程中会因质量大而导致动力特性差的问题,基于法向等距原理提出了一种新型非对称变壁厚涡旋齿结构,其静涡旋齿为变壁厚,而动涡旋齿为等壁厚,构建了全啮合涡旋型线,讨论了修正参数对于涡旋压缩机性能的影响,并对比了新型非对称变壁厚涡旋齿和现有对...     

涡旋压缩机涡旋盘的尺寸优化

从热力学第一定律出发,提出了涡旋压缩机优化分析模型。该模型包含压缩耗功、机械与电机损失、热与流动损失以及容积效率等,以能效比为目标函数、分析能效比随涡旋盘回转半径以及涡旋基圆半径的变化规律,求得定容积条件下涡旋盘优化的几何尺寸。     

通用涡旋型线参数变换特性及形状优化研究

针对通用涡旋型线设计及其形状优化，研究了基于切向角参数固有方程的弧函数通用泛函涡旋型线的系数参数变换特性，通过对各系数参数的单独特性分析，掌握了泛函弧函数涡旋型线在各个阶段的特性及其在整个阶段的共性。通过形状优化后的涡旋型线，在保证根部强度的同时，能使压缩比达到最大，兼顾了高强度和高压缩比的优点，使压缩效能达到最优。     

基于小生境遗传算法的通用涡旋型线优化研究

目前涡旋型线的优化设计多数是在一些参数修改设计的基础上,简化为单目标优化问题,因而不易获得多性能最优的设计方案,涡旋型线形状的设计本质上是一个多目标优化问题,在通用涡旋型线形状优化设计中,根据关于切向角参数的基于曲率半径的Whewell固有方程的通用涡旋型线泛函表征形式,建立了多目标涡旋型线形状优化设计数学模型,应用了基于共享小生境技术的非劣优选遗传算法,给出了通用涡旋型线多目标形状优化设计实例分析.     

无油润滑涡旋式空气压缩机的工作过程研究

与有油润滑涡旋式压缩机相比，无油润滑涡旋式压缩机的工作过程尤其是泄漏情况有很大的不同。对非设计工况下的容积比变化以及由此造成的泄漏量与压缩指示功等变化进行了理论研究，结合0．16m^3／min无油润滑涡旋式压缩机(转速为2060r／min)的性能测试结果，分析了造成一系列参数变化的原因。研究结果为无油润滑涡旋式空气压缩机的设计奠定了理论基础。     

天然气变频涡旋压缩机的密封研究

根据天然气变频涡旋压缩机的自身结构特点,重点分析了端面、结合面、间隙、径向和切向泄漏,提出了一套相应的密封方法,并在变频涡旋压缩机试验台上对样机进行了400 h测试,对采集的数据进行了分析.结果表明：该套密封方法能很好地密封天然气,保证了天然气变频涡旋压缩机的可靠性,进而为变频涡旋压缩机在天然气压缩中的广泛应用提供了理论和试验依据。     

涡旋压缩机机构误差对密封间隙的影响分析

根据曲柄销防自转涡旋压缩机的结构,从平面杆件机构的基本原理出发,分析了机构尺寸误差引起动涡旋自转误差模型,并建立了动涡旋自转误差对动、静涡旋密封间隙影响的计算式,通过算例对曲轴回转一周自转误差引起密封间隙的变化及对压缩机气密性、稳定性和安全性的影响进行了分析讨论。结果表明,对于回转半径固定式曲轴结构的涡旋压缩机,由于曲轴偏心为定值,动涡旋逆时针自转时泄漏间隙增大使密封性能变差,泄漏增加。动涡旋顺时针自转时泄漏间隙减小,较大的自转角有可能造成动、静涡旋齿面硬接触,使摩擦损失增大,长时间运转涡旋齿易产生疲劳断裂,因此设计时应严格控制加工精度,减少尺寸误差带来的不利影响。     

电涡流法测量涡旋压缩机轴向间隙的可行性试验研究

介绍了电涡流法测量位移的基本原理和性能,设计了静态校正系统,对电涡流位移传感器进行了静态特性测试,并对不同测试材料的输出特性进行了试验对比。用设计的动态测试平台模拟涡旋压缩机中形成轴向间隙的动静盘间的实际运动情况,利用基于虚拟仪器技术的数据采集系统记录数据波形。试验结果表明,电涡流位移传感器静态和动态性能好、灵敏度高、输出信号强,能满足涡旋压缩机轴向间隙小位移量的测量要求,输出波形信号频率能精确反映压缩机的转速变化情况。指出了传感器用于涡旋压缩机实际测量时的安装要点。     

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。     

涡旋压缩机理论机构模型

采用曲柄和双滑块机构作为涡旋压缩机的理论机构模型,借助此模型从机构学的基本原理出发对涡旋压缩机的工作原理进行了分析,揭示了涡旋机构成立和实现正确运动的条件和普遍规律。     

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.     

ADAMS/View环境下的涡旋压缩机动态仿真设计

针对某型涡旋压缩机,在ADAMS/View环境下建立了虚拟样机仿真模型。通过ANSYS平台生成模态中性文件（MNF文件）,实现了曲轴、动涡盘及十字滑环的柔性化设计,创建了涡旋压缩机的刚柔耦合模型。在柔性体动力学仿真基础上,分析了涡旋齿的啮合规律,明确了曲轴与十字滑环的运动状态,并计算出了主轴系统在启动阶段更为精确的速度、加速度变化规律,指出：主轴启动0.3 s后,涡旋压缩机趋于稳定运行。动态仿真结果为涡旋压缩机的技术进步提供了重要参考和依据。     

涡旋压缩机压缩腔流体的CFD模拟分析及应用

CFD技术在涡旋压缩机领域中的应用越来越重要,根据现有的一个涡旋压缩机的物理模型,建立其在工作过程中某一状态下的准静态的压缩腔计算模型,然后采用CFD软FLUENT对其进行模拟计算得到其流场特性和压力损失,在此基础上对原有模型的圆渐开线型线结构进行改进,研究正方形渐开线型线和圆渐开线-高次曲线-圆弧组合型线两种结构并模拟计算,结果表明其压力损失都大幅度减小且后者的泄漏线长度也大幅度减小,这为进一步研究涡旋型线的设计理论提供参考.     

涡旋压缩机振动测试的试验研究

通过分析涡旋压缩机振动的产生原因,制定了振动测试的技术方案。建立了涡旋压缩机振动测试试验系统,详细介绍了其硬件系统和软件系统的组成,开展了涡旋压缩机表面振动信号测试试验研究,获得了不同振动信号采集点的时域信号波形和频域信号波形,对不同位置的振动特性进行了对比研究。研究结果表明,皮带连接传动轴位置振动最剧烈,而地脚螺栓位置和排气口位置的振动较小,不同位置的特征频率存在差异。这将为保证涡旋压缩机稳定运行提供技术参考。