泄漏對(duì)變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)流場(chǎng)影響的研究.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)是繼轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)之后的又一種新型高效的容積式壓縮機(jī)，它借助容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的壓縮，被公認(rèn)為是技術(shù)最先進(jìn)的第三代壓縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)作為一種新型制冷壓縮機(jī)，具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：工作時(shí)效率高,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲低,主要零部件較少，轉(zhuǎn)動(dòng)比較穩(wěn)定和裝配結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單等，被廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。
　　渦旋壓縮機(jī)工作原理是以動(dòng)、靜渦旋盤(pán)之間的相對(duì)公轉(zhuǎn)平動(dòng)構(gòu)成若干周期性變化的月牙形容積腔，借以實(shí)現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。

2、在實(shí)際工作過(guò)程中，是一種非定常的可壓縮流動(dòng)，往往會(huì)有傳熱和泄漏等問(wèn)題。渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏是影響其性能的主要因素；關(guān)于壓縮腔之間的傳熱，理論和實(shí)驗(yàn)研究其工作腔內(nèi)的熱力過(guò)程往往不準(zhǔn)確，而采用數(shù)值模擬的計(jì)算方法可以比較直觀地得到其工作過(guò)程中，循環(huán)變化的月牙形容積腔中的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　在壓縮機(jī)傳熱過(guò)程的研究方面，動(dòng)靜盤(pán)嚙合的間隙之間產(chǎn)生的泄漏是影響壓縮機(jī)性能的重要問(wèn)題，因?yàn)闇u旋壓縮機(jī)普遍采用間隙密封，此方法在提高渦

3、旋壓縮機(jī)可靠性的同時(shí)，也產(chǎn)生了泄漏難以控制的問(wèn)題。關(guān)于泄漏，許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，主要集中于泄漏模型的建立，對(duì)于泄漏流場(chǎng)的研究比較少。而近年來(lái)應(yīng)用CFD技術(shù)研究渦旋壓縮機(jī)壓縮腔實(shí)際工作的論文不斷增多，研究主要集中在渦旋壓縮機(jī)壓縮腔流場(chǎng)的模擬分析，均忽略了泄漏對(duì)壓縮腔流場(chǎng)分布規(guī)律的影響。
　　本文以變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)為研究對(duì)象，在已有的泄漏模型的基礎(chǔ)上，建立泄漏對(duì)渦旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)流場(chǎng)影響的幾何模型，并對(duì)該模型進(jìn)行仿真模擬，為渦旋

4、壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
　　首先，根據(jù)圓漸開(kāi)線渦旋壓縮機(jī)動(dòng)、靜渦旋齒型線的特點(diǎn)，建立了渦旋壓縮機(jī)吸氣容積、排氣容積、容積比、未封閉容積的幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏間隙通常只有幾十微米，在壓縮腔熱力學(xué)過(guò)程的研究中，常常忽略其對(duì)流場(chǎng)的影響。本文基于已有的徑向，切向泄漏模型，以純氣體泄漏模型為研究對(duì)象，建立渦旋壓縮機(jī)壓縮腔的幾何模型，選定一個(gè)月牙形壓縮腔，借助流體計(jì)算軟件 CFD的前處理軟件Gam

5、bit，分別對(duì)0°、90°、180°、270°時(shí)的壓縮腔進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，確定劃分的網(wǎng)格的準(zhǔn)確性。
　　最后，追蹤一個(gè)已選定的壓縮腔，在曲柄轉(zhuǎn)角處于0°、90°、180°、270°時(shí)，分別模擬分析其在不同的間隙下，徑向、切向泄漏對(duì)壓縮腔內(nèi)壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的影響。分析發(fā)現(xiàn)，壓縮腔內(nèi)溫度的分布較均勻，隨著間隙的變化，同一壓縮腔中，溫度的變化幅度很??；而速度隨著間隙的增大呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，徑向泄漏時(shí)，壓力在壓縮腔中

6、分布是比較均勻的，只是在靠近壁面處，壓力有增加，但幅度不大；而隨著曲柄轉(zhuǎn)角的增大，壓力場(chǎng)逐漸顯示出空間的非均勻性，壓力也隨著曲柄轉(zhuǎn)角的增大而增大，泄漏量隨轉(zhuǎn)角的增大而增加；壓縮腔內(nèi)的最大速度集中在嚙合處。切向泄漏時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角在0°時(shí)，壓力在壓縮腔中中的變化比較小，只是在兩個(gè)頂點(diǎn)附近，由于渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性，壓力有減小，但幅度不大；而隨著曲柄轉(zhuǎn)角的增大，等壓線向里面延伸；壓縮腔的最大速度集中在頂點(diǎn)處，速度方向均從高壓腔指向低壓腔。綜上