雙螺桿壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件為純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),相比于其他類型的壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速、效率和輸送率,因此被廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶、冶金、環(huán)保、清潔能源等行業(yè)。然而目前市場上所采用的雙螺桿壓縮機(jī)均采用單側(cè)吸氣單側(cè)排氣的工作方式,使得壓縮件受單向軸向力作用,容易造成支承件的過度磨損,從而造成非計(jì)劃停工引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全問題。為了改善傳統(tǒng)雙螺桿壓縮機(jī)的弊端,延長無故障運(yùn)行時(shí)間,促進(jìn)工業(yè)發(fā)展,課題組提出了一種可最大程度消除轉(zhuǎn)子軸向力的平衡式雙螺桿壓縮機(jī),對其結(jié)構(gòu)及性能的深入分析和研究將大大促進(jìn)我國工業(yè)裝備水平的提高。本文以優(yōu)化平衡式雙螺桿壓縮機(jī)性能為目的,基于雙螺桿壓縮機(jī)基本理論及流體動(dòng)力學(xué)理論對平衡式雙螺桿壓縮機(jī)開展了轉(zhuǎn)子幾何特性求解、流體模型修正、網(wǎng)格劃分方法改進(jìn)、內(nèi)部流場特性分析、排氣壓力脈動(dòng)分析以及間隙泄漏影響分析等諸多研究。文中以2LGF125/21型螺桿壓縮機(jī)為研究對象,基于XSRM型線和已知工作參數(shù),確定了轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù),并運(yùn)用SCORG軟件對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了幾何特性求解,得到了齒間容積隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化數(shù)據(jù)以及陰陽轉(zhuǎn)子嚙合線數(shù)據(jù);針對因微小間隙的存在而引起的平衡式雙螺桿壓縮機(jī)工作腔流體模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分難度大且精度低的問題,歸納出了一種運(yùn)用SCORG軟件構(gòu)建可考慮內(nèi)腔真實(shí)間隙的工作腔流體模型并劃分高精度網(wǎng)格的方法;為了驗(yàn)證模型可行性并探究平衡式雙螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部流場特性,運(yùn)用CFX軟件對其工作過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了內(nèi)部流場壓力、速度、密度以及流體軌跡線分布情況。為了充分研究并預(yù)測工況參數(shù)對平衡式雙螺桿壓縮機(jī)排氣壓力脈動(dòng)的影響,運(yùn)用CFX軟件模擬了5種不同工況下平衡式雙螺桿壓縮機(jī)排氣過程,對不同工況下排氣口處壓力脈動(dòng)曲線進(jìn)行了對比分析,結(jié)果表明:偏離設(shè)計(jì)工況的出口壓力會(huì)對排氣壓力脈動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響;同一出口壓力下排氣壓力脈動(dòng)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大而增大。針對間隙泄漏特性對平衡式雙螺桿壓縮機(jī)流場動(dòng)態(tài)特性的影響,基于間隙泄漏形成機(jī)理,構(gòu)建了7種帶有不同規(guī)格間隙的流體模型,以CFD技術(shù)為研究手段,分別對7種流體模型進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)仿真分析,得到了齒間間隙、齒頂間隙以及排氣端面間隙的尺寸變化對內(nèi)部流場壓力和速度分布以及排氣壓力脈動(dòng)的影響規(guī)律,分析結(jié)果表明齒間間隙對流場物理參數(shù)分布影響最大,而排氣端面間隙對排氣壓力脈動(dòng)影響最大。研究結(jié)果對平衡式雙螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、工作效率提高以及減振降噪均具有重要指導(dǎo)意義,為平衡式雙螺桿壓縮機(jī)的工程實(shí)踐提供重要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH45
【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究目的和意義
        1.1.3 相關(guān)研究現(xiàn)狀
    1.2 主要研究內(nèi)容與路徑
        1.2.1 主要研究內(nèi)容
        1.2.2 研究路徑
    1.3 技術(shù)關(guān)鍵與難點(diǎn)
第二章 平衡式雙螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)介紹及基本特性分析
    2.1 平衡式雙螺桿壓縮機(jī)工作原理與介質(zhì)流程
        2.1.1 結(jié)構(gòu)與工作原理
        2.1.2 介質(zhì)流程
    2.2 轉(zhuǎn)子型線選取
    2.3 轉(zhuǎn)子幾何參數(shù)與流場的關(guān)系
    2.4 XSRM型線幾何特性分析
        2.4.1 SCORG軟件介紹
        2.4.2 基于XSRM型線下轉(zhuǎn)子幾何特性分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 數(shù)值模型修正與流場特性分析
    3.1 工作腔流體模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
        3.1.1 現(xiàn)有模型的利弊分析
        3.1.2 改進(jìn)后的工作腔流體模型及網(wǎng)格劃分
    3.2 中隔部及排氣座流體模型構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
    3.3 數(shù)學(xué)模型
        3.3.1 基本控制方程
        3.3.2 優(yōu)選壓縮機(jī)流場湍流模型
    3.4 流場特性分析
        3.4.1 仿真平臺(tái)介紹
        3.4.2 求解設(shè)置
        3.4.3 結(jié)果分析
    3.5 仿真結(jié)果對比驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 平衡式雙螺桿壓縮機(jī)排氣壓力脈動(dòng)分析
    4.1 排氣壓力脈動(dòng)機(jī)理分析及研究方法
        4.1.1 排氣壓力脈動(dòng)形成原因
        4.1.2 排氣壓力脈動(dòng)研究手段對比分析
    4.2 壓力脈動(dòng)評價(jià)方法
    4.3 排氣壓力脈動(dòng)分析
        4.3.1 求解設(shè)置
        4.3.2 排氣口面積變化與排氣壓力脈動(dòng)的關(guān)系
        4.3.3 出口壓力對排氣壓力脈動(dòng)的影響
        4.3.4 轉(zhuǎn)速對排氣壓力脈動(dòng)的影響
        4.3.5 結(jié)果驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 間隙泄漏對平衡式雙螺桿壓縮機(jī)流場特性的影響分析
    5.1 間隙泄漏機(jī)理分析
        5.1.1 間隙泄漏形成原因
        5.1.2 間隙泄漏的影響及抑制途徑
    5.2 模型各間隙參數(shù)及網(wǎng)格劃分
        5.2.1 模型各間隙參數(shù)
        5.2.2 網(wǎng)格劃分
    5.3 各間隙對流場特性的影響分析
        5.3.1 各間隙對流場壓力分布的影響分析
        5.3.2 各間隙對流場速度分布的影響分析
        5.3.3 各間隙對排氣壓力脈動(dòng)的影響分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 課題展望
參考文獻(xiàn)
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致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2894528