往复压缩机管路大气流脉动的数值模拟和实验研究

针对往复压缩机管路大气流脉动问题,基于一维非定常流动理论,对单直管管系、容积腔管系和异径管管系在大脉动工况下的管路气流脉动进行了模拟研究。考虑到阀腔容积及排气阀通道对气流脉动的影响,采用两步法和特征线法相结合的方法,对所建数学模型进行了求解。为了验证模型的准确性,搭建了压缩机大气流脉动测量实验台,对几种管路系统在不同转速和位置下的动态压力进行了测量。研究结果表明:大脉动工况下,采用一维非定常方法模拟的结果与实验结果的吻合程度较好,而平面波动理论计算结果的幅值、相位与测量结果均相差较大;相较于不考虑阀腔影响时的计算结果,考虑阀腔影响后得到的波形图与实测波形图的吻合程度更好;在不同转速、不同管系条件下,所建模型可准确模拟管路的大气流脉动,模拟和实测结果的最大相对误差均小于10%。     

利用亥姆霍兹共鸣器衰减压缩机阀腔内压力脉动的研究

针对压缩机管路气流脉动问题,提出了一种适用于活塞压缩机阀腔气流脉动衰减的亥姆霍兹共鸣器结构,并对其衰减特性进行了研究,同时建立了某活塞压缩机排气管路气流脉动的三维波动模型,模拟了气柱固有频率及压力脉动波形.实验结果表明:安装亥姆霍兹共鸣器后,压缩机阀腔内的压力脉动幅值降低40.4％,缓冲罐之后的远离压缩机侧的管路内压力脉动幅值变化很小;管路气缸喉管处的52.9 Hz特征频率消失,该处附近出现了2个新频率,分别为40.4 Hz和66.9Hz;当共鸣器共振频率偏离脉动主频且为46.3 Hz时,阀腔内压力脉动幅值将衰减24.4％.     

基于声学模拟的复杂管系气柱固有频率的计算

往复压缩机管道振动与气流脉动会对安全生产造成很大的威胁。利用ANSYS有限元软件分析压缩机管道内的气流脉动并且计算其气柱固有频率,同时,利用声学模拟实验进行固有频率值验证,经过实验验证,得出计算值的有效性。     

基于系统仿真和CFD的双系统冷凝器管路优化

将制冷系统仿真与计算流体动力学（CFD）模拟相结合,对一风冷双系统屋顶机的冷凝器进行管路布置的优化研究.CFD模拟空气的流动,得到冷凝器迎风面速度分布.通过制冷系统模型,对管路布置优化前后的冷凝器和制冷系统进行仿真计算.从部件和系统两个层面评价管路布置的改善效果.在部件层面,改进后的管路布置使冷凝器的换热量提高24.1%.在系统层面,单个系统运行时的制冷量增加3.6%,制冷系统性能系数（COP）提高8.1%.本研究思路对于相关产品的优化设计具有参考价值.     

基于系统仿真和计算流体动力学的冷凝器管路优化

将制冷系统仿真与计算流体动力学(CFD)模拟相结合,对一风冷双系统屋顶机的冷凝器进行管路布置的优化研究.CFD模拟空气的流动,得到冷凝器迎风面速度分布.通过制冷系统模型,对管路布置优化前后的冷凝器和制冷系统进行仿真计算.从部件和系统两个层面评价管路布置的改善效果.在部件层面,改进后的管路布置使冷凝器的换热量提高24.1%.在系统层面,单个系统运行时的制冷量增加3.6%,制冷系统性能系数(COP)提高8.1%.本研究思路对于相关产品的优化设计具有参考价值.     

双螺杆制冷压缩机气流脉动衰减器的研究与开发

为有效控制并降低双螺杆制冷压缩机排气气流脉动幅值,研究并开发了一种基于赫姆霍兹共振器的气流脉动衰减器。考虑到压缩机排气腔内的油气两相流动,首先基于两相流双流体方程,建立了油气两相环状流流型下的声速计算模型,实现了两相流动状态下衰减腔内共振频率的计算,开发了一种适用于螺杆制冷压缩机的气流脉动衰减器,就排气温度和润滑油含量对其衰减性能的影响进行了实验研究,并对比了有无衰减器时压缩机的机脚振动情况。研究结果表明:当润滑油含量保持不变时,存在最佳的R134a气体声速,使得衰减器性能最佳,但随着润滑油含量的增加,最佳的R134a气体声速有所上升;两相流声速决定了衰减腔的共振频率,存在最佳的两相流声速使得衰减器性能最佳,且随着润滑油含量的增加,最佳两相流声速基本不变,而最大衰减比有所提升;开发的脉动衰减器应用于螺杆制冷压缩机名义工况下运行时,一阶气流脉动频率下的机脚振动加速度可降低36.2%~40.9%。     

混合流润滑条件下的水润滑橡胶轴承的润滑特性

针对水润滑橡胶轴承在混合流态下的润滑问题,基于层流、湍流经典润滑理论建立了水润滑橡胶轴承混合流态下的润滑方程,采用有限差分法分析了混合流润滑下的雷诺数、水膜厚度、衬层变形及水膜压力随偏心率、转速和长径比的变化规律,并将层流、湍流和混合流3种润滑流态下计算得到的润滑特性进行了对比分析。结果表明:混合流润滑方程比层流和湍流润滑方程更适合水润滑橡胶轴承的实际运行工况,混合流润滑下的水膜厚度、衬层变形和水膜压力的取值范围均处在层流润滑和湍流润滑之间;在混合流润滑下,雷诺数在承压区随偏心率的增大而减小,同时随转速的增加而增大;水膜厚度随偏心率的增大而减小,随转速和长径比的增大而增大;偏心率对最大衬层变形的影响最大,转速的影响次之,长径比的影响最小;水膜压力在承压区随着偏心率、转速和长径比的增加均增大。此研究可为准确分析水润滑橡胶轴承实际运行工况下的润滑特性提供参考,也可为计算流体动力学(CFD)仿真水润滑轴承润滑机理的研究提供依据。     

失速翼型气动性能及噪声特性计算

基于计算流体力学、数值研究风力机叶片翼型失速条件下的流动转变。目前大多数CFD商业软件采用的湍流模型假设翼型表面边界层完全湍流,而实际上存在流动状态由层流到湍流过渡;因此导致了数值研究结果与实验偏差较大。为预测不可压缩流动下翼型表面层流到湍流的过渡,采用K-w SST模型分析NACA0063翼型失速流动过渡行为,并与S-A湍流模型计算结果和风洞实验数据比对。为评价翼型气动噪声水平,同时对翼型自身噪声进行计算和研究。     

滚动活塞压缩机供油系统计算流体动力学分析

采用计算流体动力学(CFD)软件对滚动活塞压缩机供油系统进行了数值模拟,建立了供油系统的物理模型,提出了处理边界条件和计算活塞端面泄漏的方法,并将供油系统的动态过程转化为静态过程.通过实验测量了主轴承的供油量,以验证模型的合理性;通过计算分析了压缩机运行工况、壳体内油池油面高度、压缩机供油系统主要设计参数对供油特性的影响.结果表明:活塞端面泄漏量主要取决于压缩机运行工况;油池油面高度对供油系统供油量影响显著;在压缩机运行工况及油池油面高度一定的情况下,主轴承螺旋油槽的截面形状和倾斜角决定着主轴承的供油量.     

真空系统抽气过程的计算方法研究

有关抽真空系统的计算方法一般采用简单的理论模型,其结果与实际情况有较大偏差.该文以中低真空系统(包括真空室、管道和真空泵)为研究对象,基于真空泵的抽气速率与吸入压力的特性关系,根据管路流动状态选取层流或湍流模型,提出一种新的抽真空时间计算方法.选取某实测的真空系统作为案例,采用新计算方法和传统的层流算法对该系统抽真空过程分别进行了计算,发现在中高压阶段,管道流动处于湍流状态并使阻力增大,若不考虑湍流影响,则所得到的压力下降过快与实际情况有较大偏差.该文所提出的计算方法得到了实测结果的验证,从而是一种切实可行的抽真空时间计算方法.