渦旋式膨脹機(jī)軸向間隙分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，人們?cè)絹碓疥P(guān)心低品位能源的使用及能源利用率問題，越來越重視回收廢氣中的能量，渦旋式膨脹機(jī)是低品位能源利用及余熱回收的有效機(jī)械，但渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)部泄漏產(chǎn)生的內(nèi)部功率損耗較大，使其效率較低。本文針對(duì)降低膨脹機(jī)效率的內(nèi)部泄漏問題進(jìn)行分析研究，以減小泄漏間隙為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)渦旋式膨脹機(jī)工作過程原理、產(chǎn)生軸向間隙的原因及優(yōu)化措施進(jìn)行分析計(jì)算、設(shè)計(jì)建模及仿真研究。
　　本文研究分析了渦旋式膨脹機(jī)的基本工作原理，計(jì)算得到傳統(tǒng)固定

2、基圓漸開線渦旋型線方程、各膨脹腔容積方程，并使用MATLAB軟件對(duì)其變化過程進(jìn)行仿真，更直觀地體現(xiàn)出各膨脹腔的容積變化規(guī)律。運(yùn)用FLUENT軟件，模擬分析了渦旋式膨脹機(jī)工作過程中不同工作階段時(shí)，各膨脹腔內(nèi)氣體壓力的變化狀態(tài)。
　　在此基礎(chǔ)上，對(duì)渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)部泄漏問題進(jìn)行研究，得出動(dòng)渦盤旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)，所受軸向氣體力隨主軸轉(zhuǎn)角變化而變化，當(dāng)吸氣結(jié)束時(shí)，軸向氣體力最大。對(duì)泄漏量分析計(jì)算，得到泄漏量與泄漏間隙的數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用ANSYS軟件

3、對(duì)溫度場(chǎng)、氣體力引起的靜渦盤變形進(jìn)行分析，得到溫度場(chǎng)使渦旋盤產(chǎn)生的變形遠(yuǎn)大于氣體力產(chǎn)生的變形，且主要為軸向變形，該變形導(dǎo)致軸向間隙及徑向泄漏量增加。
　　根據(jù)渦旋式膨脹機(jī)工作特點(diǎn)，提出靜渦盤軸向浮動(dòng)技術(shù)，用于軸向間隙補(bǔ)償，經(jīng)設(shè)計(jì)分析，得出軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成各零部件及裝配體的優(yōu)化建模。分別對(duì)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用前后靜渦盤變形進(jìn)行分析對(duì)比，得出該機(jī)構(gòu)應(yīng)用后總變形量、軸向變形量均有所減小。
　　將變半徑基圓漸開線應(yīng)用于渦旋式膨脹機(jī)渦盤，對(duì)