渦旋壓縮機(jī)微間隙泄漏及分形表征.pdf

1、近年來，渦旋壓縮機(jī)已廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)、動(dòng)力工程、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域。由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)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(jī)微間隙氣體泄漏特性與其運(yùn)行工況及動(dòng)靜渦旋盤表面形貌分形特征等因素有關(guān)。由于動(dòng)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(duì)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(dòng)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(cè)了渦旋壓縮機(jī)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(dòng)靜渦旋盤表面形貌對(duì)微間隙氣體流動(dòng)阻力特性的影響。根據(jù)動(dòng)靜渦旋盤密封間隙的幾何特點(diǎn)，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(duì)氣體流動(dòng)阻力特性影響。同時(shí)利用微間隙流動(dòng)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(duì)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(dòng)的二維模型中，矩形粗糙元可以有效地增大氣體流動(dòng)阻力，降低氣體泄漏速度，減小氣體泄漏量;在相同相對(duì)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(dòng)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(jī)泄漏微間隙的真實(shí)表面;渦旋壓縮機(jī)軸向間隙密封必須要滿