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％.     

R134a螺杆制冷压缩机工作过程数值模拟及实验研究

为了深入研究螺杆制冷压缩机内部的微观工作过程,建立了描述R134a螺杆制冷压缩机工作过程的热力学模型,全面考虑了螺杆制冷压缩机的5个泄漏通道损失、油气混合物热交换、喷油和部分负荷对压缩机工作过程的影响.为了验证数学模型,录取了表征螺杆制冷压缩机工作过程的p-V指示图及测试了压缩机宏观性能参数.通过比较表明,理论计算结果符合实验测试结果(误差小于4%),所建立的数学模型能准确地反映双螺杆制冷压缩机的工作过程特性及其宏观性能特征,为螺杆制冷压缩机的设计参数优化提供了理论及实验依据.     

间隙对双螺杆制冷压缩机性能的影响

为清楚解析间隙对螺杆制冷压缩机性能的影响及提高压缩机性能,针对双螺杆制冷压缩机中的啮合间隙和排气端面间隙对压缩机性能的影响程度进行了理论计算和实验研究,结果表明:在相同间隙值下,啮合间隙对螺杆制冷压缩机的容积效率和绝热效率等的影响数倍于排气端面间隙的影响,每增加0.01mm的啮合间隙,会减少0.4%左右的容积效率,而每增加0.01mm的排气端面间隙,会减少0.13%左右的容积效率;在较大啮合间隙工况下,排气端面间隙的改变基本不影响压缩机的容积效率、绝热效率以及系统性能系数(COP)等,但是同时增加啮合间隙和排气端面间隙,会引起压缩机性能参数、制冷量及系统性能系数的下降。因此,在螺杆制冷压缩机的设计中更应注重啮合间隙分布设计,从而有效提高双螺杆制冷压缩机的性能。     

高速球轴承喷油润滑流场特性研究

为了揭示高速运行条件下轴承腔内油气两相的分布情况,提升高速轴承的喷油润滑效果,考虑滚动体自转及公转运动,通过定义旋转坐标系描述轴承各组件运动关系,构建轴承腔内油气两相流动精确分析模型;在此基础上,采用流体体积函数(VOF)模型及压力耦合方程组的半隐式(SIMPLE)算法对轴承腔内油气流动进行求解,得到油气两相在轴承腔内的分布状态;通过探讨不同工况下润滑油在轴承腔内的宏观运动规律,从压力分布、润滑介质分布特性等角度评估了喷油润滑条件下高速轴承的润滑性能。结果表明:受轴承内部气流影响,润滑油脱离喷嘴后逐渐发生偏移,运行转速越高,偏移越大,导致高速时润滑油难以直接到达滚球与内外圈接触区附近;当转速升高时,运动部件上的润滑油逐渐减少,成为制约喷油润滑效果的关键因素。     

螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发

基于螺杆压缩机热、动力学的理论研究，建立了螺杆压缩机工作过程中热力学、动力学计算的数学模型，并在螺杆压缩机工作过程指示图录取、压力脉动测试、转子轴向力测量、油分布的可视化等实验研究基础上，揭示了螺杆压缩机热、动力性能与转子型线等设计参数之间的内在规律，建立了完整的螺杆压缩机设计理论．在设计理论的指导下，开发了转子型线设计、刀具刃形设计、SCCAD设计等技术和软件，与本行业知名企业合作开发系列产品，并实现大批量生产，使新产品广泛应用于制冷空调、空气动力和石油化工等领域，实现了我国螺杆压缩机产品的更新换代，推动了我国压缩机行业的技术进步和产业结构优化．     

单螺杆压缩机喷油雾化的理论分析和实验研究

单螺杆压缩机与其它回转式压缩机一样 ,为了解决气体从压缩腔中向外泄漏等问题 ,需要向压缩腔中喷入润滑油或其它液体 .一方面 ,喷入的润滑油减少了气体的泄漏量 ,降低了排气温度 ;另一方面 ,润滑油的存在增加了粘性剪切、摩擦、搅拌和吸气预热等方面的损失 ,直接影响压缩机的性能 .本文根据喷油雾化理论 ,引入维勃数来评价润滑油在压缩腔中的雾化程度 ,为合理选取单螺杆压缩机的喷油参数提供了依据 .实验中通过改变喷油量、喷油温度和喷油孔径等参数 ,得到不同喷油参数下单螺杆压缩机的容积效率和绝热效率 ,结合喷油雾化理论 ,对所得到的实验数据进行了仔细的分析 .实验证明 ,依据维勃数来选取喷油参数是可取的 .为了保证润滑油在压缩腔中雾化良好 ,所研究的单螺杆压缩机喷油的维勃数应不小于 60 .     

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%。     

部分负荷下螺杆制冷压缩机几何特性研究

基于螺杆压缩机的工作特点,确定部分负荷下各工作过程的特征角度,建立了有效旁通面积和有效径向排气面积的计算模型,从而可以准确得到不同负荷下任一转角所对应的流通面积,为部分负荷下螺杆制冷压缩机工作特性研究奠定了基础.考察了固定块长度以及滑阀相对气缸端面的安装位置等关键设计参数对压缩机部分负荷下内容积比、有效旁通面积和有效径向排气面积的影响.研究表明,若运行工况压力比单一,固定块应选择固定式,其长度取转子长度的20%～25%为宜,若运行工况压力比多变,应选择可调式固定块,而滑阀相对气缸端面的安装角度应在安装空间允许范围内尽可能大,以提高螺杆制冷压缩机在部分负荷时的性能.     

往复式压缩机管道系统气流脉动的数值与实验研究

通过实验和数值分析研究了两台往复式压缩机并机运行时管道系统中关键部位的气流脉动,根据计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统流体动力学模型,提出了合理的边界条件,分析了层流和湍流两种模型下管道系统中的气流脉动。通过实验数据对比发现,采用CFD方法中的湍流模型计算管道气流脉动比层流模型更加合理,进而研究了3种不同湍流模型下的气流脉动特性和压力不均匀度,结果表明,标准k-ε湍流模型在计算管道系统气流脉动时最为准确,并适用于研究分析不同转速的压缩机并机运行时管路间的相互影响,及各管路中气流脉动随压缩机转速变化的规律。     

高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。