渦旋壓縮機微間隙泄漏及分形表征.pdf

1、近年來，渦旋壓縮機已廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)、動力工程、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域。由于自身結(jié)構(gòu)特點及運轉(zhuǎn)方式，泄漏損失一直是影響其工作效率和可靠性的主要因素。渦旋壓縮機微間隙氣體泄漏特性與其運行工況及動靜渦旋盤表面形貌分形特征等因素有關(guān)。由于動靜渦旋盤之間的微間隙通常為幾微米到十幾微米，因此渦旋盤表面形貌對微間隙氣體泄漏量的影響不可忽視。由于分形維數(shù)和表面粗糙度是反映動靜渦旋盤表面形貌的重要參數(shù)，因此本課題在結(jié)合原有的泄漏模型的基礎(chǔ)上，引入分形幾何理論

2、，建立了微間隙氣體泄漏量分形模型，預(yù)測了渦旋壓縮機氣體泄漏特性，為減小氣體泄漏量以及確定表面加工方法提供了理論依據(jù)。
　　 為了研究動靜渦旋盤表面形貌對微間隙氣體流動阻力特性的影響。根據(jù)動靜渦旋盤密封間隙的幾何特點，建立了不同規(guī)則粗糙元的微通道二維模型和基于粗糙表面分形維數(shù)的微通道二維模型。利用FLUENT分析了氣體雷諾數(shù)、粗糙元高度、粗糙元間距和分形維數(shù)對氣體流動阻力特性影響。同時利用微間隙流動中的N-S方程和分形幾何理論建立

3、了基于分形維數(shù)的微間隙氣體泄漏量數(shù)學(xué)模型，并對平衡軸向氣體力和微凸體載荷力的背壓力進(jìn)行分形表征。
　　 結(jié)果表明，在建立的微通道層流流動的二維模型中，矩形粗糙元可以有效地增大氣體流動阻力，降低氣體泄漏速度，減小氣體泄漏量;在相同相對粗糙度下，粗糙表面的分形維數(shù)越大，表面輪廓變化越頻繁，氣體流動阻力增加越明顯，氣體泄漏量越小;基于粗糙表面分形維數(shù)的微通道二維模型更貼近于渦旋壓縮機泄漏微間隙的真實表面;渦旋壓縮機軸向間隙密封必須要滿