本文關(guān)鍵詞：渦旋壓縮機(jī)整場(chǎng)數(shù)值模擬及工作特性研究

  更多相關(guān)文章： 渦旋壓縮機(jī) 泄漏 三維非定常流動(dòng) 數(shù)值模擬 受力分析

【摘要】：渦旋壓縮機(jī)作為容積式壓縮機(jī),其工作過(guò)程是具有移動(dòng)邊界、包含嚙合點(diǎn)和多個(gè)封閉工作腔同時(shí)工作的氣體三維非定�？蓧嚎s粘性流動(dòng)過(guò)程。在其工作過(guò)程中,各工作腔之間的氣體泄漏對(duì)其氣體增壓過(guò)程影響很大,針對(duì)這一問題,首先根據(jù)渦旋壓縮機(jī)型線方程和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),建立了渦旋壓縮機(jī)包含泄漏的數(shù)學(xué)模型,對(duì)渦旋壓縮機(jī)工作一個(gè)周期內(nèi)的工作腔容積進(jìn)行了計(jì)算,得到了切向泄漏,徑向泄漏及其耦合作用對(duì)壓縮過(guò)程的影響;研究了渦旋壓縮機(jī)增壓熱力過(guò)程的泄漏流動(dòng)特性,得到了不同嚙合間隙下的氣體增壓過(guò)程的壓力和質(zhì)量的參數(shù)變化規(guī)律。同時(shí)渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程中其狀態(tài)參數(shù)難以用實(shí)驗(yàn)測(cè)定,為預(yù)測(cè)工作過(guò)程中氣體狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律,研究得到了適用于渦旋壓縮機(jī)流動(dòng)計(jì)算的三維網(wǎng)格劃分方法,以及網(wǎng)格在移動(dòng)過(guò)程中其前后網(wǎng)格的生成和合并方法,解決帶有嚙合點(diǎn)的工作腔現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)格的劃分方法易于出現(xiàn)容積不協(xié)調(diào),動(dòng)渦旋平動(dòng)對(duì)排氣口周期性遮擋導(dǎo)致計(jì)算困難的問題。采用動(dòng)邊界和重構(gòu)網(wǎng)格,建立了渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程中三維非定常數(shù)值模擬方法。研究了動(dòng)靜渦旋齒固體設(shè)置邊界冷源,帶有冷卻的數(shù)值模擬方法,更為接近實(shí)際的壓縮過(guò)程;對(duì)渦旋壓縮機(jī)吸氣、壓縮和排氣工作全過(guò)程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,并得到了渦旋壓縮機(jī)的氣體壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)以及泄漏場(chǎng)的分布規(guī)律,并與理論絕熱壓縮過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析驗(yàn)證。提出了一種基于流場(chǎng)模擬的渦旋齒應(yīng)力變形分析的研究方法,研究了其工作過(guò)程中流動(dòng)與轉(zhuǎn)子受力之間的單項(xiàng)流固耦合問題,實(shí)現(xiàn)將流動(dòng)模擬得到的壓力載荷直接加載到渦旋齒上,能夠得到任意工作狀態(tài)下的受力變形情況。摒棄以往受力邊界條件分段加載的缺陷,得到了熱載荷,壓力載荷及其耦合作用對(duì)動(dòng)靜渦旋盤的影響,找到了應(yīng)力和變形最大點(diǎn)。對(duì)預(yù)測(cè)渦旋壓縮機(jī)的氣體流動(dòng)和提高渦旋壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)水平具有較高的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：渦旋壓縮機(jī) 泄漏 三維非定常流動(dòng) 數(shù)值模擬 受力分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 主要符號(hào)表7-12
• 第一章 緒論12-15
• 1.1 課題來(lái)源及意義12-14
• 1.2 研究?jī)?nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題14-15
• 1.2.1 研究?jī)?nèi)容14
• 1.2.2 擬解決的關(guān)鍵問題14-15
• 第二章 渦旋壓縮機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介15-23
• 2.1 渦旋壓縮機(jī)概述15-17
• 2.1.1 渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)15
• 2.1.2 渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程15-16
• 2.1.3 渦旋壓縮機(jī)的主要特點(diǎn)16-17
• 2.2 渦旋壓縮機(jī)仿真模擬研究現(xiàn)狀17-19
• 2.2.1 渦旋壓縮機(jī)數(shù)值模擬17-18
• 2.2.2 渦旋壓縮機(jī)受力分析研究現(xiàn)狀18
• 2.2.3 其他回轉(zhuǎn)機(jī)械模擬仿真研究現(xiàn)狀18-19
• 2.3 泄漏模型研究現(xiàn)狀19-23
• 2.3.1 渦旋壓縮機(jī)整體數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.3.2 渦旋壓縮機(jī)的切向泄漏研究現(xiàn)狀20-21
• 2.3.3 渦旋壓縮機(jī)徑向泄漏研究現(xiàn)狀21-22
• 2.3.4 其他類型壓縮機(jī)的數(shù)學(xué)模型22-23
• 第三章 渦旋壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型23-41
• 3.1 渦旋壓縮機(jī)型線設(shè)計(jì)23-26
• 3.1.1 漸開線渦旋型線23-25
• 3.1.2 齒頭型線修正25-26
• 3.2 渦旋壓縮機(jī)幾何模型的建立26-29
• 3.2.1 幾何模型參數(shù)26-27
• 3.2.2 壓縮腔吸氣過(guò)程27-28
• 3.2.3 壓縮機(jī)壓縮過(guò)程28
• 3.2.4 壓縮機(jī)排氣過(guò)程28
• 3.2.5 幾何模型求解28-29
• 3.3 熱力學(xué)模型的建立29-36
• 3.3.1 基本假設(shè)29
• 3.3.2 壓縮腔控制容積29-30
• 3.3.3 壓縮過(guò)程控制方程30-31
• 3.3.4 切向泄漏模型31-34
• 3.3.5 徑向泄漏模型34-36
• 3.4 數(shù)學(xué)模型的求解36-40
• 3.4.1 絕熱過(guò)程理論計(jì)算36-37
• 3.4.2 不同泄漏工況下的結(jié)果分析37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 渦旋壓縮機(jī)三維流動(dòng)數(shù)值模擬41-61
• 4.1 幾何模型41-43
• 4.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的驗(yàn)證43-44
• 4.3 渦旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)部流動(dòng)分析44-48
• 4.4 渦旋壓縮機(jī)排氣過(guò)程流動(dòng)分析48-51
• 4.5 渦旋壓縮機(jī)泄漏模擬結(jié)果51-54
• 4.5.1 切向泄漏分析51-53
• 4.5.2 徑向泄漏分析53-54
• 4.6 帶冷卻的渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模擬54-56
• 4.7 理論與模擬結(jié)果驗(yàn)證分析56-59
• 4.7.1 0.1mm切向嚙合間隙工作腔泄漏流量分析56-57
• 4.7.2 0.1mm嚙合間隙工作腔內(nèi)質(zhì)量變化分析57
• 4.7.3 不同間隙下工作腔內(nèi)壓力變化分析57-59
• 4.8 本章小結(jié)59-61
• 第五章 渦旋壓縮機(jī)的受力分析61-78
• 5.1 渦旋壓縮機(jī)受力分析61-62
• 5.1.1 動(dòng)渦旋盤受力分析61-62
• 5.1.2 靜渦旋盤受力分析62
• 5.2 有限元分析62-65
• 5.2.1 動(dòng)渦旋盤幾何模型62-63
• 5.2.2 動(dòng)渦旋盤約束條件63-64
• 5.2.3 靜渦旋盤幾何模型64-65
• 5.2.4 靜渦旋盤約束條件65
• 5.3 動(dòng)渦旋盤應(yīng)力分析65-70
• 5.3.1 壓縮結(jié)束時(shí)刻熱應(yīng)力分析65-67
• 5.3.2 壓縮結(jié)束時(shí)刻氣體力分析67-69
• 5.3.3 壓縮結(jié)束時(shí)刻熱應(yīng)力-氣體力耦合分析69-70
• 5.4 靜渦旋盤應(yīng)力分析70-76
• 5.4.1 壓縮結(jié)束時(shí)刻熱應(yīng)力分析70-72
• 5.4.2 壓縮結(jié)束時(shí)刻氣體力分析72-75
• 5.4.3 壓縮結(jié)束時(shí)刻熱應(yīng)力-氣體力耦合分析75-76
• 5.5 動(dòng)靜渦旋盤應(yīng)力對(duì)比分析76-77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 第六章 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果85-86
• 致謝86

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