基于流固耦合的性能增效設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)于功能結(jié)構(gòu)和工作原理相對(duì)復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其過(guò)程往往同時(shí)涉及結(jié)構(gòu)、流體、聲學(xué)等不同學(xué)科領(lǐng)域，而且不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品性能的影響往往并不明確，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及其性能增效研究一直都是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究中的一部分重要工作。本文具體以往復(fù)式壓縮機(jī)吸排氣系統(tǒng)這一典型的機(jī)械產(chǎn)品部件作為應(yīng)用對(duì)象來(lái)開(kāi)展產(chǎn)品性能分析和增效設(shè)計(jì)研究。
　　本文結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，在研究流固耦合相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，以往復(fù)式壓縮機(jī)吸排氣系統(tǒng)為具體研究對(duì)象，建立了三

2、維流固耦合分析模型、方法和流程，提出了基于彈簧法的拉壓動(dòng)網(wǎng)格控制技術(shù)和基于分區(qū)及插值的大變形動(dòng)網(wǎng)格控制技術(shù)。通過(guò)運(yùn)用耦合平臺(tái)MpCCI連接流場(chǎng)分析軟件STAR-CD與結(jié)構(gòu)場(chǎng)分析軟件ANSYS，并編寫(xiě)用于控制流體網(wǎng)格變化的動(dòng)網(wǎng)格程序，對(duì)某款冰箱壓縮機(jī)吸排氣系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合仿真分析，計(jì)算得到制冷量、壓縮功、排氣口質(zhì)量流量、氣缸內(nèi)壓力容積變化規(guī)律、吸排氣系統(tǒng)流速變化規(guī)律、吸排氣閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律、吸排氣閥片運(yùn)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力變化等關(guān)鍵性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，并對(duì)這

3、些關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分析、評(píng)價(jià)和相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　在分析評(píng)價(jià)和總結(jié)往復(fù)式壓縮機(jī)吸排氣系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標(biāo)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，結(jié)合面向性能增效的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，以減少流動(dòng)損失和匹配閥片合理剛度為目的，對(duì)某款壓縮機(jī)吸排氣系統(tǒng)多個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行增效設(shè)計(jì)研究。運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法考查了排氣孔口形狀尺寸、限位器升程高度、吸排氣閥片厚度等參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)性能的影響，得到了性能提升的設(shè)計(jì)較優(yōu)方案。流固耦合仿真計(jì)算結(jié)果表明優(yōu)化方案比原方案提高流體效率約1.