离心压缩机叶片扩压器噪声的理论和实验研究

利用随机脉动调制理论,建立了离心压缩机谐波噪声和宽频噪声的通用计算模型,对叶片扩压器的声源及其辐射理论进行了深入的理论研究．还对离心压缩机整机声功率级及声功率频谱进行了测量,计算结果与实验结果比较吻合．利用本文提出的方法可以预测离心压缩机的噪声频谱,为设计低噪声离心压缩机、通风机提供了理论依据．     

具有密封结构的超临界二氧化碳离心压缩机特性研究

为更全面了解超临界二氧化碳（SCO₂）压缩机内部流场,针对150 kW级简单布雷顿循环的SCO₂离心压缩机,设计了盘腔和迷宫密封。采用数值求解三维RANS方程和k-ε湍流模型的方法,研究了考虑盘腔和密封结构的SCO₂离心压缩机的气动性能和轴向推力;采用有限元方法分析了考虑气动力和离心力综合作用下离心叶轮的应力和应变特性,同时计算了设计的迷宫密封的应变。结果表明：具有盘腔和密封结构的SCO₂离心压缩机在设计工况下气动效率为72.1%,压比为2.19;SCO₂离心压缩机的最大轴向推力为1 635 kN;离心叶轮的表面等效应力最大值为109.95 MPa,满足设计材料304钢的强度需求;盘腔的泄漏流动会造成SCO₂离心压缩机气动效率的下降,但是在高流量工况下,盘腔泄漏可以缓解扩压器前缘的凝结现象。该研究可为具有盘腔和密封结构的SCO₂离心压缩机气动性能和强度特性分析以及密封结构设计提供参考。     

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．     

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．     

背压平衡涡旋压缩机的研究

从研究涡旋压缩机工作腔和背压腔的泄漏、热和能量转换入手，建立了一个自调背压腔压力平衡系统的热力学模型．此模型不仅能预测轴向平衡系统涡旋压缩机的工作过程，而且能为背压孔的优化设计提供计算依据．     

光镊轴向力与吸收系数等参数的关系研究

以射线光学模型为基础．对微粒直径远大于激光微束的米氏粒子在考虑对光的吸收时轴向力与光源参数的关系进行了计算,计算结果给出了轴向力与微粒的吸收系数、波长、激光功率等参数的关系,为实验中参数的选择提供了依据．     

离心压缩机环列叶栅叶片不稳定脉动力的确定

考虑了近叶片相互作用，首次推出了周期非定常来流作用下环列叶栅叶片上不稳定脉动力计算公式．利用此方法可确定在叶轮叶片粘性尾迹作用下扩压器叶片上所受的不稳定脉动力．由计算公式可计算出叶轮结构参数、气流参数、扩压器叶片几何参数、扩压器叶片气流攻角等对扩压器叶片上不稳定脉动力的影响，为设计低噪声离心压缩机、通风机提供理论依据．     

驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机特性的分析

对驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机建立了吸气容积、排气容积、压缩比的计算公式;对作用于双涡旋齿动涡盘的气体力建立了分析模型.计算结果表明:驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机相对于传统的双涡旋齿涡旋压缩机,切向、轴向和径向气体力均减小;相对于驱动轴承内嵌式单涡旋齿涡旋压缩机,波动幅度小,运行更平稳,更适合于压缩比小、输气量大的场合.     

离心压缩机轴位移故障自愈调控系统的研究

针对离心压缩机存在的轴位移故障,研究设计了离心压缩机轴位移故障自愈调控系统,该系统使用轴位移故障实验装置来模拟压缩机轴位移故障并对其进行自愈调控。使用该系统进行了压缩机轴位移特性实验和轴位移故障调控实验,并根据实验数据分析了实验装置轴位移与轴向力的对应关系和轴位移故障调控的效果。实验数据表明压缩机轴位移自愈调控系统在设备出现轴位移故障时可以通过调节推力盘两侧压力来使轴位移恢复到安全范围内,使设备长周期安全运行。在开发系统的过程中,分别采用布尔控制器、PID控制器和模糊PID控制器进行调控实验,对3种控制器的反应速度和稳定性比较得知,采用模糊PID控制器具有更好的鲁棒性和稳定性。     

离心叶轮速度系数对级性能影响的研究

研究了离心压缩机叶轮速度系数对离心压缩机级性能的影响,分析了速度系数变化对叶轮流道内部流动的影响．研究结果表明：在叶轮轮盖的相对曲率半径大于0．3时,叶轮速度系数的减小能改善叶轮流道内部气体流动,离心压缩机的级效率得到明显提高,通过对不同速度系数的压缩机级的变工况性能进行分析,发现速度系数的减小使得压缩机级性能曲线右移,有效地扩大了离心压缩机的工况范围．