發(fā)布時間：2017-10-03 08:00

  本文關(guān)鍵詞：變截面渦旋壓縮機(jī)動渦盤熱—結(jié)構(gòu)耦合的應(yīng)力和變形分析

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【摘要】：渦旋壓縮機(jī)作為一種新型節(jié)能高效的容積式壓縮機(jī),人們對其研究越來越深入,應(yīng)用也越來越廣泛。但是由于渦旋壓縮機(jī)獨特的結(jié)構(gòu)及工作方式,導(dǎo)致準(zhǔn)確掌握內(nèi)部壓縮工質(zhì)及零部件特性是非常困難的。這非常不利于渦旋壓縮機(jī)的實際生產(chǎn)與應(yīng)用。 針對這種情況,本文首先依據(jù)渦旋型線的嚙合理論和法向等距線法等,設(shè)計了變截面動渦旋盤的型線,并建立其三維模型。然后建立了變截面渦旋壓縮機(jī)工作過程的數(shù)學(xué)模型,計算了月牙形的壓縮腔容積的動態(tài)變化規(guī)律以及工作腔內(nèi)氣體壓力和溫度的變化規(guī)律,討論了相鄰工作腔內(nèi)氣體熱量的傳遞問題。接著以這些工作為基礎(chǔ),利用計算流體力學(xué)(CFD)的理論方法和流體仿真軟件FLUENT,對變截面渦旋壓縮機(jī)的工作過程進(jìn)行了瞬態(tài)模擬仿真,得到了工作腔內(nèi)壓縮氣體的速度場,壓力場和溫度場。模擬結(jié)果表明,利用該方法得到的氣體特征與理論計算結(jié)果相一致,且符合其實際工況。 對變截面動渦旋盤進(jìn)行數(shù)值分析時,本文考慮到了其受到的實際載荷及簡化載荷的不同工況。首先建立了基于流場分析的熱載荷邊界條件,并利用有限元分析軟件得到了渦旋盤上的溫度分布。分析結(jié)果表明,該方法得到的渦盤溫度分布較線性均勻分布呈現(xiàn)滯后的現(xiàn)象。熱-結(jié)構(gòu)耦合分析時,渦旋盤的最大等效應(yīng)力位于軸承座內(nèi)孔根部,而單獨氣體力作用時位于渦旋齒頭根部。而齒頂面的整體變形分布小于熱膨脹分析,而大于只有氣體力載荷作用分析。所以在渦旋壓縮機(jī)工作過程中,熱載荷對渦旋盤的影響,及兩種載荷之間的相互影響是不能夠忽略的。 最后通過進(jìn)行靜力校核及變形分析,說明本文所設(shè)計的變截面動渦旋盤在運行過程中是可靠的。本文采用的分析理論及方法,對于設(shè)計更合理、高效的渦旋壓縮機(jī)提供了一種新思路。
【關(guān)鍵詞】：渦旋壓縮機(jī) 法向等距線 熱傳遞 流場分析 熱-結(jié)構(gòu)耦合
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成及特點14-16
• 1.1.1 渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成15
• 1.1.2 渦旋壓縮機(jī)特點15-16
• 1.2 渦旋壓縮機(jī)的工作原理16-17
• 1.3 渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 渦旋壓縮機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀概述17
• 1.3.2 渦旋壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 研究主要內(nèi)容與方法19-20
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4.2 主要研究方法20
• 1.5 課題的來源及研究意義20-22
• 1.5.1 課題來源20
• 1.5.2 課題研究意義20-22
• 第2章 變截面渦旋齒型線幾何理論22-40
• 2.1 渦旋齒通用型線概述22-25
• 2.1.1 通用型線嚙合理論22-24
• 2.1.2 法向等距線法24-25
• 2.2 組合型線選擇及建立25-29
• 2.2.1 建立母線25-27
• 2.2.2 建立動渦盤內(nèi)、外壁型線27-28
• 2.2.3 變截面渦旋盤PMP型線修正28-29
• 2.3 渦旋盤實體模型建立29-30
• 2.4 渦旋型線設(shè)計參數(shù)總結(jié)30-31
• 2.5 變截面渦旋壓縮機(jī)腔體容積的動態(tài)計算31-38
• 2.5.1 工作腔容積的計算方法31-32
• 2.5.2 各工作腔容積的動態(tài)計算32-38
• 2.6 小結(jié)38-40
• 第3章 變截面渦旋壓縮機(jī)工作過程分析40-48
• 3.1 變截面渦旋壓縮機(jī)熱力學(xué)模型40-43
• 3.1.1 熱力過程基本方程41-42
• 3.1.2 熱力性質(zhì)方程42-43
• 3.2 渦旋壓縮機(jī)氣體理論壓縮過程的計算43-44
• 3.3 傳熱模型44-47
• 3.3.1 渦旋壓縮機(jī)工作腔熱量傳遞分析45-46
• 3.3.2 對流換熱系數(shù)46-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第4章 變截面渦旋壓縮機(jī)流場的數(shù)值模擬48-68
• 4.1 CFD的基本原理48-49
• 4.2 氣體流動通用控制方程49-55
• 4.2.1 質(zhì)量守恒方程49-50
• 4.2.2 動量守恒方程50-51
• 4.2.3 能量守恒方程51-52
• 4.2.4 氣體狀態(tài)方程52
• 4.2.5 湍流控制方程52-53
• 4.2.6 壁面函數(shù)53-55
• 4.2.7 通用控制方程55
• 4.3 通用控制方程離散55-56
• 4.4 控制方程組的求解算法56-57
• 4.5 動網(wǎng)格技術(shù)57-58
• 4.6 渦旋壓縮機(jī)工作腔內(nèi)流場的數(shù)值模擬58-62
• 4.6.1 流體計算域的幾何模型58-59
• 4.6.2 流體域網(wǎng)格劃分59-60
• 4.6.3 流體計算域的模型設(shè)置60
• 4.6.4 流體域邊界設(shè)置60-62
• 4.6.5 流體計算域求解設(shè)置62
• 4.7 數(shù)值模擬結(jié)果及分析討論62-67
• 4.7.1 流場模擬收斂判定62-63
• 4.7.2 氣體速度場分析63-64
• 4.7.3 氣體壓力場分析64-65
• 4.7.4 氣體溫度場分析65-67
• 4.8 小結(jié)67-68
• 第5章 變截面動渦旋盤的應(yīng)力與變形分析68-86
• 5.1 動渦旋盤數(shù)值模擬前處理68-74
• 5.1.1 建立動渦盤有限元模型68-69
• 5.1.2 確定模型的約束與載荷69-74
• 5.2 動渦旋盤熱的數(shù)值分析74-77
• 5.2.1 動渦旋盤的有限元模型74-75
• 5.2.2 動渦旋盤溫度場75
• 5.2.3 動渦旋盤的熱應(yīng)力及變形75-77
• 5.3 動渦旋盤受氣體力載荷的數(shù)值分析77-79
• 5.3.1 動渦旋盤的有限元模型77
• 5.3.2 動渦旋盤的應(yīng)力及變形77-79
• 5.4 動渦旋盤熱-結(jié)構(gòu)耦合的數(shù)值分析79-82
• 5.4.1 熱-結(jié)構(gòu)直接耦合79
• 5.4.2 動渦旋盤有限元模型79
• 5.4.3 渦旋盤應(yīng)力和變形分析79-82
• 5.5 渦旋盤數(shù)值分析結(jié)果綜合分析82-85
• 5.5.1 變截面動渦旋盤靜力校核82
• 5.5.2 變截面動渦旋盤變形綜合分析82-85
• 5.6 小結(jié)85-86
• 總結(jié)與展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 致謝93-94
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王君;張娜;劉凱;徐書根;章大海;;基于流場模擬的渦旋壓縮機(jī)渦齒應(yīng)力變形分析[J];工程熱物理學(xué)報;2012年08期

2 黃蕾;唐景春;韓坤;;溫度場對動渦旋盤應(yīng)力與應(yīng)變的影響[J];低溫與超導(dǎo);2013年05期

3 杜桂榮,劉濤,鄔再新,劉振全;渦旋式壓縮機(jī)動渦旋有限元分析方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;1999年04期

4 樊靈,屈宗長,靳春梅;渦旋壓縮機(jī)型線研究的概述[J];機(jī)械工程學(xué)報;2000年09期

5 劉濤,鄔再新,劉振全;法向等距線法生成渦旋壓縮機(jī)型線的研究[J];機(jī)械工程學(xué)報;2004年06期

6 王君,劉振全;渦旋壓縮機(jī)漸開線類型線的雙圓弧修正[J];機(jī)械工程學(xué)報;2005年09期

7 劉濤;任冠林;柳會敏;劉振全;;組合型線渦旋壓縮機(jī)的動力學(xué)模型[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2007年19期

8 劉振全;戚智勇;;渦旋壓縮機(jī)動渦旋盤應(yīng)力及變形的研究[J];流體機(jī)械;1995年10期

9 張立群,劉振全;渦旋壓縮機(jī)靜渦旋盤實際工況下的變形分析[J];流體機(jī)械;2000年02期

10 金丹,陳旭,田濤;非均勻溫度場下渦旋壓縮機(jī)動渦盤的應(yīng)力及變形分析[J];流體機(jī)械;2003年06期

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本文編號：964027