双涡圈涡旋压缩机气体力分析

推导出双涡圈任意圈涡旋压缩机工作过程中任一涡齿形成封闭腔个数的计算式;通过各腔室在任一曲轴转角下轴向投影面积的求解,得出双涡圈涡旋压缩机各向气体力的计算式;通过同压缩比、排气量下双涡圈和2种单涡圈结构气体力的对比得出:双涡圈结构的轴向气体力和切向气体力的波动量小,约为自身均值的1.3%;在减小涡盘尺寸和回转半径方面存在优势,但会使某项气体力数值增大,大排气量场合应用时应给予关注.     

双涡圈及多涡圈涡旋机械几何特性的理论研究

分析了大排气量单涡圈涡旋式机械设计中存在的问题,进而提出以涡圈以及多涡圈的几何理论以及结构参数的设计计算方法,通过对单涡圈、双涡圈和多涡圈的容积特性比较,得出采用双涡圈或多涡圈理论设计涡旋机械,既可以达到减少回转半径、降低滑动面摩擦速度及降低磨损,又可以不减少有效吸气容积,从而可采用提高转速的方法来提高排气量,为大排气量涡旋机械的开发提供了理论基础。     

含油率对涡旋压缩机压缩过程的影响

提出了考虑到润滑油影响的压缩腔和背压腔工作过程数学模型，并对压缩过程进行了计算模拟。在此基础上，进行了一定运行条件下的实验研究。得到了流入压缩腔内的润滑油量与涡旋压缩机容积效率，压缩功率损失，背压和排气的关系的曲线。     

双涡圈涡旋机械修正齿型的基元面积计算

对双涡圈涡流机械的一种修正齿型进行了细致的分析和研究，得到了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械的工作特点及齿型动态啮合特性和啮合 ,详细总结出了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械在吸气开始到排气结束的一个完整工作过程，任意转角时刻工作腔容积完全解析的精确计算方法，通过实例计算和验证，结果证明了计算公式的正确性和通用性。     

任意实数圈涡旋压缩机的几何分析

通过对非整数圈涡旋压缩机进行几何分析,确定了涡旋压缩机的排气角及开始吸气角．给出了任意实数圈涡旋压缩机在吸气、压缩及排气各个不同阶段腔内容积的计算公式和压缩腔个数的计算公式,并应用这些公式推导了程序化计算任意实数圈涡旋盘所受轴向气体力和切向气体力的计算公式．     

涡旋齿数对多齿涡旋压缩机性能的影响

建立适用于任意齿数的多齿涡旋盘通用几何模型,得到压缩机吸气量、压缩比及相对滑动速度等性能参数随涡旋齿数的变化规律,讨论齿厚、齿高和节距等涡旋盘结构参数的制约条件和齿数对涡盘性能的影响,并对圆渐开线与正多边形渐开线作为多涡旋齿齿壁型线的区别进行分析对比.结果表明:与单涡旋齿涡旋压缩机相比,当基圆?膊 半径不变时,多涡旋齿相对滑动速度明显减小;当节距不变时,多涡旋齿吸气量明显增加;多齿涡旋压缩机可同时提高排气量、减小压缩机外形尺寸和摩擦损失,更适用于较大吸气量的应用场合.     

涡旋式压缩机涡旋齿线型修正的新方法

本文分析了在切削加工过程中刀具对涡旋式压缩机渐开线型涡旋齿的干涉现象及其对排气角和压缩机容积比的影响。提出了一种对渐开线线型修正的新方法。经过修正的一对涡旋齿,排气角可达2π,实现零余隙压缩,可以较大幅度地提高压缩比和容积效率。按照这种方法,通过电子计算机求解,得到了十分精确的加工要素,并在产品试制中采用。样机试验结果表明,修正后的涡旋齿啮合情况良好。     

转速对涡旋压缩机性能的影响

以转速为研究重点，分析转速对涡旋压缩机性能参数的影响，这对于涡旋压缩机的转速确定及变转速压缩机设计及经济的运行具有重要的指导意义，运用本文的数学模型也可以准确的预测其工作性能。为涡旋压缩机的设计提供了理论依据。     

采用对称圆渐近开线加直线修正涡圈始端型线的研究

为了提高涡旋机械的整体性能,采用对称圆渐开线加直线的方法对涡圈始端型线进行了修正,建立了对称圆渐开线加直线修正的几何理论,推导了啮合阶段的排气腔容积的计算公式,研究结果表明：涡圈始端采用对称圆渐开线加直线修正时,动、静盘涡圈仍能保证正确地啮合;涡圈始端对称圆弧修正是对称圆弧加直线修正的特例,而对称圆弧加直线修正又是对称圆渐开线加直线修正的特例。     

涡旋压缩机排气过程的三维数值模拟计算

根据涡旋压缩机实际排气过程的特点,通过对物理模型的合理简化,建立了描述排气过程的准静态三维湍流流动数值模拟计算模型,对排气一周内不同动盘转角时刻中心腔内的流动分布及通过排气孔的流动进行了详细的数值分析.数值计算结果表明,涡旋压缩机工作腔内存在大量环流,沿着轴向在靠近排气孔0～10mm(型线高度为52mm)的范围内轴向速度很大,比同一截面内径向速度大一个数量级.从无量纲压力损失系数分布图得出,排气流动阻力损失主要集中在排气孔开启阶段,排气孔的开启特性对流动损失影响最为明显.在开设排气孔时应着重考虑孔的开启特性,纠正了目前开设排气孔面积越大越好的观点,为排气孔口的合理开设提供了理论依据.     

对称圆弧修正齿型涡旋压缩机排气孔的开设分析

提出了对称圆弧修正齿型涡旋压缩机排气孔的选取原则及计算方法,通过计算得到了圆形和腰形排气孔动态排气面积的变化规律及其与修正角的关系。考虑排气孔在实际敢过程中的节流作用,用模型对排气过程进行了计算机模拟,得到了排气腔实际压力的变化规律,在深入分析实际排气过程特点的基础上,得到了圆形排气孔与腰形排气孔的排气损失、二者的对比情况与修正角的关系。     

型线参数对变截面涡旋压缩机齿厚的影响

为定量研究变截面涡旋压缩机的齿厚变化规律,提出一种由圆渐开线、高次曲线和圆弧组合而成的变截面型线,根据几何模型得到了一种计算变截面涡旋齿齿厚的数学模型,通过对此数学模型的求解,详细分析了影响齿厚的因素,精确建立了齿厚与型线参数（基圆半径、回转半径、齿厚控制系数、最大展弦和连接点）之间的关系.研究表明:所建立的数学模型能够准确描述变截面涡旋齿的齿厚变化规律,并且可以根据设计需求对齿厚的大小以及变齿厚的起始位置进行定量设计,为涡旋齿的柔性化设计提供了思路,该数学模型同样适用于其他类型组合型线的涡旋齿齿厚计算.      

通用型线涡旋压缩机的几何理论

为了扩展出新的型线和建立便于优化的统一的数学模型,对通用型线涡旋压缩机的有关几何理论进行了详细的论述,推导了采用该型线的压缩机行程容积、型线方程、曲率、型线长度等计算公式,并修正了目前通用型线的有关几何理论,为准确计算该型线的压缩机动力学及性能指标提供了依据.     

涡旋型线对涡旋式压缩机性能的影响

研究了吸气压力、压力比、涡旋高度与厚度、吸气容积不变时，由圆弧、直线、正四边形渐开线构成的几种涡旋型线对涡旋式压缩机的几何尺寸、泄漏线长度的影响，以及这些影响随吸气容积改变的趋势     

等β角对称圆弧型线的涡旋压缩机几何模型

针对基于等β角对称圆弧型线的涡旋压缩机建立了通用的几何模型，推导出了修正部分的工作腔容积、吸气孔口面积、泄漏线长度和工作腔换热面积随转角变化的计算公式，并假定修正部分的泄漏线为渐开线，起始展开角为涡旋线的起始展开角．通过解析几何的方法求取排气孔口和轴向力作用面积的各个顶点坐标，并沿其边界积分，从而精确地计算出它们的面积．所建立的通用几何模型可直接用于涡旋压缩机热力和动力模型的计算，为优化设计奠定了基础，运用通用几何模型对一台样机进行热力和动力计算，得到了合理的计算结果．     

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程,而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题,包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正,研究了不同修正条件下的排气角．     

涡旋压缩机型线动力特性的研究

提出了涡旋压缩机等效缸径的概念,并将型线的高度、曹宽和壁厚化为３个独立的无量纲特征参数,通过对特征参数与型线结构参数的关系,以及特征参数对压缩机动力性能影响的分析,得到了轴向气体力和动涡盘旋转惯性力随特征参数的变化趋势,二者的变化趋势是相近的;它们随着齿高系数的增大而迅速减小,随着齿厚系数的增大而迅速增大,受槽宽系数的影响较小,给出了特征参数的优选范围,齿高系数一般应在０．４２－０．５２范围内,槽     

涡旋压缩机通用涡旋型线泛函集成研究

研究了平面曲线固有弧微分方程理论,利用切向角和曲率半径的固有弧微分方程形式和广义泛函理论,推导出了弧微分方程和笛卡尔坐标之间的变换方法,提出了涡旋型线的渐开特性条件。根据Taylor级数对等思想,建立了涡旋型线的广义泛函集成型线的统一形式,发展并完善了现有涡旋型线通用方程理论,并具体分析推导了4种典型的涡旋型线。突破了涡旋型线数学模型固有特性的限制,提出的表征涡旋型线本质特征的根本因素——涡旋型线的形函数统一形式,为涡旋压缩机型线的设计理论与方法研究拓宽了思路。     

涡旋制冷压缩机外部冷却的研究

为具有外冷结构的涡旋制冷压缩机的工作过程建立了热力学模型,并研制了实验室样机,该压缩机的冷却结构可以深入到样机内部,其冷却效果更好.在搭建的相关冷却水循环回路中对无水冷和不同进口水温下的性能参数进行了测试,结果表明:相对于无水冷的工况,当进口水温为25℃时,输入功和排气温度分别降低了11.9%和36%,制冷量和容积效率分别提高了11%和12.7%,系统的制冷系数COP提高了26.2%;对于有水冷的工况,当进水温度从55℃降低到15℃时,系统的COP约提高1.5%,排气温度从86℃降低到64℃,降低了22℃,水和压缩机的换热量从1 261W升高到2 507W,提高了1 246W.模拟结果与实验结果吻合良好.