车载双螺杆压缩机流场分析及性能研究

发布时间：2017-03-29 18:23

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【摘要】：摘要：车载双螺杆压缩机是为散装水泥车提供气力输送的容积式气体压缩机械,气体在压缩机内部流动为复杂的三维粘性可压缩流动,转子是双螺杆压缩机的核心部件,在流场作用下其受力复杂,压缩机故障的70%为转子故障。为降低其故障率,提高压缩机运行效率,本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对压缩机内部流场进行了三维数值模拟,并对影响压缩机工作性能的因素进行研究,在此基础上应用流固耦合方法对压缩机转子的强度进行了全面评估。主要工作如下： 1.建立了压缩机内部流场的数学模型,在此基础上利用CFD仿真软件FLUENT对压缩机内部流场进行了数值模拟,得到了其内部气流的压力场、速度场和温度场,揭示了气流在压缩机内部的变化规律,捕捉到了内泄漏、流动损失等流动特征。 2.在压缩机内部流场分析的基础上,进一步分析得到了不同的转速、压力比和啮合间隙对压缩机出口压力、出口温度以及内部流动状况的影响规律,研究了压缩机工作性能的影响因素。 3.在考虑流场作用的基础上,对压缩机转子进行了流固耦合分析,揭示了流场作用对转子强度性能的影响,综合考虑转子的受载变形及不同啮合间隙下压缩机的工作性能,确定压缩机工作时转子合理啮合间隙值为0.14mm。 4.通过实验得到了不同转速和压力比对压缩机的出口压力、出口温度的影响,实验结果与仿真结果相吻合,表明前述数值计算是可信的。研究成果对优化双螺杆压缩机的运行参数,提高压缩机的运行效率,降低转子的故障发生率具有一定的指导意义。
【关键词】：螺杆压缩机 转子 数值模拟 流固耦合 啮合间隙
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国内外螺杆压缩机的发展现状11-12
• 1.2.2 压缩机流场的国内外研究现状12-14
• 1.2.3 压缩机性能的国内外研究现状14-16
• 1.3 课题来源16
• 1.4 本文的主要研究内容和研究方法16-18
• 2 双螺杆压缩机内部流场数值计算模型18-29
• 2.1 双螺杆压缩机结构及工作原理18-19
• 2.1.1 双螺杆压缩机结构18-19
• 2.1.2 双螺杆压缩机工作原理19
• 2.2 双螺杆压缩机内部流动数值模拟研究19-26
• 2.2.1 可压缩湍流流动控制方程19-23
• 2.2.2 压缩机流场湍流模型23-26
• 2.3 压缩机流场模拟边界条件26-28
• 2.3.1 入口、出口边界条件26-27
• 2.3.2 壁面条件的处理27-28
• 2.4 方程的离散与计算方法28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 双螺杆压缩机流场数值模拟29-39
• 3.1 压缩机流场模型建立与网格划分29-31
• 3.2 边界条件与求解设置31-32
• 3.2.1 边界条件设置31
• 3.2.2 求解设置31-32
• 3.3 双螺杆压缩机内部流场模拟结果及分析32-38
• 3.3.1 压力场分析32-35
• 3.3.2 速度场分析35-37
• 3.3.3 温度场分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 双螺杆压缩机性能影响因素研究39-49
• 4.1 转速对压缩机性能的影响研究39-42
• 4.1.1 转速与入口、出口压力关系39-41
• 4.1.2 转速与入口、出口温度关系41
• 4.1.3 转速与压缩机效率关系41-42
• 4.2 压力比对压缩机性能的影响研究42-45
• 4.2.1 压力比与出口压力关系43-44
• 4.2.2 压力比与出口温度关系44
• 4.2.3 压力比与压缩机效率关系44-45
• 4.3 啮合间隙对压缩机性能的影响研究45-47
• 4.3.1 啮合间隙与出口压力的关系46
• 4.3.2 啮合间隙与出口温度的关系46-47
• 4.3.3 啮合间隙与压缩机效率的关系47
• 4.4 本章小结47-49
• 5 流固耦合下螺杆压缩机转子力学分析49-64
• 5.1 转子流固耦合的ALE方法及控制方程49-53
• 5.1.1 流固耦合的ALE方法49-50
• 5.1.2 流固耦合控制方程50-53
• 5.2 转子力学有限元分析概述53-55
• 5.3 转子力学有限元分析55-62
• 5.3.1 几何建模与材料属性55-56
• 5.3.2 转子网格划分56-57
• 5.3.3 边界条件与载荷57
• 5.3.4 转子有限元求解结果与分析57-62
• 5.4 本章小结62-64
• 6 螺杆压缩机工作性能实验研究64-71
• 6.1 实验方案设计64-65
• 6.1.1 实验对象64-65
• 6.1.2 实验原理65
• 6.2 实验设备与仪器65-66
• 6.3 实验步骤66-67
• 6.4 实验结果与分析67-70
• 6.4.1 实验数据统计67-68
• 6.4.2 实验结果与仿真结果对比分析68-70
• 6.5 本章小结70-71
• 7 结论与展望71-73
• 7.1 主要工作及结论71-72
• 7.2 研究不足与展望72-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果78-79
• 致谢79

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 肖根福;刘国平;王俊亭;宋红滚;;动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用[J];流体机械;2014年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 肖根福;无油涡旋压缩机腔内流场建模仿真及实验研究[D];南昌大学;2013年

  本文关键词：车载双螺杆压缩机流场分析及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：275139