本文關(guān)鍵詞：基于CFD的往復(fù)式壓縮機迷宮密封三維流場分析及活塞結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：迷宮密封是工業(yè)上常用的一種密封形式，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、工作可靠等特點，被廣泛應(yīng)用于往復(fù)式壓縮機、汽輪機等動力機械中。采用迷宮密封的往復(fù)式壓縮機可以完成對潔凈氣體的壓縮和輸送，具有壓縮過程無接觸摩擦、無需潤滑、氣體無污染的優(yōu)點。然而迷宮密封作為一種非接觸密封方式，必然存在著較大的泄漏損失，并且泄漏量的大小直接影響了往復(fù)式壓縮機的性能。因此對往復(fù)式壓縮機迷宮密封內(nèi)部流場分析具有重要意義。 本文以CFD軟件FLUENT為主要計算工具，針對往復(fù)式壓縮機中直通型迷宮密封模型建立三維有限元模型，對邊界條件的選取和網(wǎng)格的劃分進行了分析，并對迷宮密封機理進行了深入的研究，其研究工作體現(xiàn)為以下五點： 1、總結(jié)了迷宮密封的研究現(xiàn)狀，重點介紹了直通型迷宮密封相關(guān)理論。 2、確定了迷宮密封的幾何模型及計算流體力學(xué)模型，，建立了模擬迷宮密封內(nèi)部流動的數(shù)值計算方法，為迷宮密封內(nèi)部流場分析提供了有效的計算方法。 3、利用湍流理論和計算流體力學(xué)方法對影響迷宮密封性能的幾何因素進行了數(shù)值模擬，得到不同密封結(jié)構(gòu)下的流動特性，通過對內(nèi)部流場的模擬分析，探究了不同密封結(jié)構(gòu)對密封性能的影響，全面揭示了迷宮密封機理。 4、對二維密封模型及三維密封模型進行數(shù)值模擬，將模擬得到的泄漏量與經(jīng)驗公式計算結(jié)果進行對比，揭示了周向湍流對迷宮密封性能的影響。 5、通過對往復(fù)式壓縮機迷宮密封流場的數(shù)值研究，對活塞密封結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，提出改善密封性能的可行性方案，為往復(fù)式壓縮機中迷宮密封的合理設(shè)計提供參考。
【關(guān)鍵詞】：往復(fù)式壓縮機 迷宮密封 數(shù)值模擬 泄漏特性 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題的背景及意義12-13
• 1.2 往復(fù)式迷宮密封壓縮機簡介13-15
• 1.2.1 往復(fù)式迷宮壓縮機結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.2 往復(fù)式迷宮壓縮機的特點14-15
• 1.3 迷宮密封簡介15-17
• 1.3.1 迷宮密封機理15-17
• 1.3.2 迷宮密封的類型17
• 1.3.3 迷宮密封的特點17
• 1.4 迷宮密封的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4.1 泄漏量計算方法的研究18-19
• 1.4.2 流動特性影響因素的研究19
• 1.4.3 迷宮密封機理的研究19-20
• 1.4.4 迷宮密封應(yīng)用的研究20
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容20-22
• 第2章 計算流體力學(xué)(CFD)及 FLUENT 軟件簡介22-35
• 2.1 計算流體力學(xué)簡介22-23
• 2.2 流體力學(xué)的基本概念23-28
• 2.2.1 流體的連續(xù)介質(zhì)模型23-24
• 2.2.2 流體的物理性質(zhì)24-26
• 2.2.3 流體運動的基本概念26-27
• 2.2.4 作用于流體上的力與壓強27-28
• 2.3 流體運動的描述方法28-29
• 2.4 計算流體力學(xué)基本方程29-32
• 2.4.1 流體力學(xué)的連續(xù)性方程29
• 2.4.2 流體力學(xué)的動量守恒方程29-31
• 2.4.3 流體力學(xué)的能量守恒方程31-32
• 2.5 FLUENT 軟件簡介32-35
• 2.5.1 FLUENT 軟件的特點32-33
• 2.5.2 FLUENT 軟件構(gòu)成33-34
• 2.5.3 FLUENT 軟件模擬流程34-35
• 第3章 迷宮密封流場計算模型35-49
• 3.1 幾何模型的確定35-36
• 3.2 數(shù)值計算模型的確定36-43
• 3.2.1 迷宮密封內(nèi)部流動的模擬36-37
• 3.2.2 湍流模型37-38
• 3.2.3 k-ε模型38-39
• 3.2.4 壁面函數(shù)法39-42
• 3.2.5 LES 模型42-43
• 3.3 網(wǎng)格劃分43-45
• 3.3.1 計算網(wǎng)格生成43-44
• 3.3.2 網(wǎng)格生成軟件 Gambit2.0 介紹44
• 3.3.3 迷宮密封網(wǎng)格劃分44-45
• 3.4 流場迭代求解方法45-47
• 3.5 邊界條件及物性參數(shù)的設(shè)置47
• 3.6 計算結(jié)果收斂性47-49
• 第4章 迷宮密封三維流場分析49-77
• 4.1 間隙寬度的影響49-57
• 4.1.1 計算模型的建立50
• 4.1.2 模擬結(jié)果及分析50-57
• 4.2 空腔深度的影響57-64
• 4.2.1 計算模型的建立57-58
• 4.2.2 模擬結(jié)果及分析58-64
• 4.3 空腔寬度的影響64-70
• 4.3.1 計算模型的建立64-65
• 4.3.2 模擬結(jié)果及分析65-70
• 4.4 齒形夾角的影響70-76
• 4.4.1 計算模型的建立70-71
• 4.4.2 模擬結(jié)果及分析71-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第5章 周向湍流對迷宮密封性能的影響77-85
• 5.1 泄漏量算法的選用77-78
• 5.1.1 “粗糙間隙”計算法77-78
• 5.1.2 Stodala 計算法78
• 5.2 幾何模型與數(shù)學(xué)模型的選用78-80
• 5.2.1 幾何模型的建立78-79
• 5.2.2 數(shù)學(xué)模型的建立79-80
• 5.3 對比結(jié)果分析80-84
• 5.3.1 間隙寬度對比分析80-81
• 5.3.2 空腔深度對比分析81-82
• 5.3.3 空腔寬度對比分析82-83
• 5.3.4 齒形夾角對比分析83-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第6章 活塞密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化85-92
• 6.1 膨脹空腔數(shù)量的優(yōu)化85-86
• 6.2 膨脹空腔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化86-88
• 6.3 齒形結(jié)構(gòu)的優(yōu)化88-91
• 6.4 本章小結(jié)91-92
• 總結(jié)與展望92-95
• 參考文獻95-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果99-100
• 致謝100-101

【參考文獻】

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本文編號：314550