泄漏對變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)流場影響的研究.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實現(xiàn)對氣體的壓縮，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)，具有其獨特的優(yōu)點：工作時效率高,運轉(zhuǎn)時噪聲低,主要零部件較少，轉(zhuǎn)動比較穩(wěn)定和裝配結(jié)構(gòu)較簡單等，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、靜渦旋盤之間的相對公轉(zhuǎn)平動構(gòu)成若干周期性變化的月牙形容積腔，借以實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。

2、在實際工作過程中，是一種非定常的可壓縮流動，往往會有傳熱和泄漏等問題。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，理論和實驗研究其工作腔內(nèi)的熱力過程往往不準(zhǔn)確，而采用數(shù)值模擬的計算方法可以比較直觀地得到其工作過程中，循環(huán)變化的月牙形容積腔中的壓力場、溫度場和速度場的分布規(guī)律。
　　在壓縮機(jī)傳熱過程的研究方面，動靜盤嚙合的間隙之間產(chǎn)生的泄漏是影響壓縮機(jī)性能的重要問題，因為渦旋壓縮機(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，也產(chǎn)生了泄漏難以控制的問題。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，對于泄漏流場的研究比較少。而近年來應(yīng)用CFD技術(shù)研究渦旋壓縮機(jī)壓縮腔實際工作的論文不斷增多，研究主要集中在渦旋壓縮機(jī)壓縮腔流場的模擬分析，均忽略了泄漏對壓縮腔流場分布規(guī)律的影響。
　　本文以變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)為研究對象，在已有的泄漏模型的基礎(chǔ)上，建立泄漏對渦旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)流場影響的幾何模型，并對該模型進(jìn)行仿真模擬，為渦旋

4、壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
　　首先，根據(jù)圓漸開線渦旋壓縮機(jī)動、靜渦旋齒型線的特點，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)過程的研究中，常常忽略其對流場的影響。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象，建立渦旋壓縮機(jī)壓縮腔的幾何模型，選定一個月牙形壓縮腔，借助流體計算軟件 CFD的前處理軟件Gam

5、bit，分別對0°、90°、180°、270°時的壓縮腔進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，確定劃分的網(wǎng)格的準(zhǔn)確性。
　　最后，追蹤一個已選定的壓縮腔，在曲柄轉(zhuǎn)角處于0°、90°、180°、270°時，分別模擬分析其在不同的間隙下，徑向、切向泄漏對壓縮腔內(nèi)壓力場、速度場、溫度場的影響。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?。欢俣入S著間隙的增大呈現(xiàn)遞增的趨勢，徑向泄漏時，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，曲柄轉(zhuǎn)角在0°時，壓力在壓縮腔中中的變化比較小，只是在兩個頂點附近，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處，速度方向均從高壓腔指向低壓腔。綜上