| 题名 | 双涡圈涡旋压缩机动力性能的数值模拟研究 |
| 作者 | 程金明 |
| 答辩日期 | 2014 |
| 导师 | 李超 |
| 关键词 | 双涡圈涡旋压缩机 几何参数 气体载荷 动力特性 MATLAB |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 涡旋压缩机是一种新型的容积式压缩机,与其它类型的压缩机相比具有结构简单、效率高、噪音低、成本小、运转平稳等优点,现已广泛应用于制冷、空调、各种气体压缩、发动机增压等领域。随着市场需求逐渐向大排气量和大功率方向的发展,采用双涡圈型线结构的涡旋压缩机在增大排气量、减少涡旋盘外形尺寸和降低动、静盘相对滑动速度等方面具有显著优势。本文以低压比双涡圈涡旋压缩机为研究对象,在型线啮合理论的基础上,建立了双涡圈涡旋压缩机的几何理论模型、气体力载荷作用下动涡盘力学模型以及滚珠防自转机构—动涡盘的动力学模型,并对模型进行了模拟仿真计算,为双涡圈涡旋压缩机的优化设计提供了理论基础。首先,基于圆的渐开线理论,引入了涡旋齿始端中心面展角和终端中心面展角两个基本参数,建立了涡旋齿始端切割理论,考虑了涡旋齿壁厚对工作腔的影响作用,并建立了工作腔的几何理论模型。借助MATLAB软件,模拟计算了压缩腔、中心排气腔的体积与压力以及压缩腔的体积比与压力比随曲轴转角的变化规律,进而得出工作腔从形成、压缩气体到排气的几何特性。其次,在涡旋齿始端切割理论的基础上,建立了作用于动涡盘的气体载荷数学模型,模拟计算了气体载荷在一个曲轴旋转周期内随曲轴转角的变化情况。通过对数学模型的参数化分析,获得基于气体载荷影响的涡旋几何参数a、α和H的约束范围,在约束范围之内涡旋几何参数a、α、H与气体力为线性变化关系,约束范围之外气体力相对涡旋几何参数变化较为敏感。并通过改进的遗传算法对数学模型进行了最优化求解,得到了基于气体载荷影响的涡旋几何参数最优取值,并结合实例验证了计算结果的准确性。结果表明：通过优化改善了动涡盘的受力特性,增加了涡旋盘的面积利用率,可有效提高双涡圈涡旋压缩机的性能。最后,研究了滚珠防自转机构的受力特性,通过对动涡盘和滚珠防自转机构所构成的力系进行分析,建立了滚珠防自转—动涡盘的动力学方程组,采用牛顿迭代法对方程组进行了数值求解,得出曲柄销受力和倾覆力矩随主轴转角的变化规律,为进一步模拟计算双涡圈涡旋压缩机的性能提供理论依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/90519]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 程金明. 双涡圈涡旋压缩机动力性能的数值模拟研究[D]. 2014. |
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