渦旋壓縮機(jī)微間隙泄漏及平衡重功率損耗的數(shù)值分析.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)是一種新型高效、低噪的容積式壓縮機(jī),與其他形式的壓縮機(jī)相比較在許多方面有著較大的優(yōu)勢(shì),隨著加工制造技術(shù)的不斷發(fā)展,渦旋壓縮機(jī)已廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)、動(dòng)力工程等領(lǐng)域。由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏是影響其性能的主要因素;壓縮機(jī)曲軸上設(shè)有平衡重用于平衡動(dòng)渦旋產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩。本文重點(diǎn)研究了圓漸開(kāi)線(xiàn)渦旋壓縮機(jī)微間隙泄漏特點(diǎn)及平衡重旋轉(zhuǎn)時(shí)的功率損耗。
　　 本研究首先根據(jù)圓漸開(kāi)線(xiàn)渦旋壓縮機(jī)動(dòng)、靜渦旋齒型線(xiàn)的幾何特

2、點(diǎn),建立了渦旋壓縮機(jī)吸氣容積、排氣容積、容積比、未封閉吸氣容積等幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。在全面分析壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、影響壓縮機(jī)性能及工作過(guò)程的各種因素的基礎(chǔ)上,建立了考慮內(nèi)部泄漏的壓縮機(jī)工作過(guò)程熱力學(xué)模型,并通過(guò)對(duì)微間隙氣體泄漏特點(diǎn)的研究,依據(jù)流體力學(xué)N-S方程、連續(xù)方程、狀態(tài)方程等,建立了渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部切向泄漏、徑向泄漏以及動(dòng)渦旋與支架體間的泄漏數(shù)學(xué)模型。渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏間隙通常只有幾十微米,泄漏流動(dòng)理論數(shù)學(xué)模型并沒(méi)有考慮微通道表面粗糙度對(duì)

3、氣體流動(dòng)特性的影響。以渦旋壓縮機(jī)純氣體內(nèi)泄漏模型為研究對(duì)象,在微尺度、低壓差泄漏流動(dòng)過(guò)程的基礎(chǔ)上,采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,應(yīng)用FLUENT軟件分析了微間隙表面均勻鋸齒狀粗糙元的高度、分布密度和布置方式對(duì)于充分發(fā)展的泄漏流動(dòng)的影響。結(jié)果表明,較大的粗糙元高度和較大的微元分布密度可以有效增大泄漏微流體流動(dòng)阻力,降低泄漏流速。為了平衡動(dòng)渦旋偏心設(shè)置所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩,渦旋壓縮機(jī)曲軸上設(shè)有平衡重,平衡重在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與平衡腔內(nèi)氣體相互作用