双涡旋齿涡旋机械渐变壁厚型线的构建

为提高双涡旋齿涡旋机械的综合性能,通过对渐开线类和螺线类涡旋型线生成过程和啮合特性的分析,利用变径圆渐开线和代数螺线分别构建了能够实现正确啮合的渐变壁厚双涡旋齿,并给出其生成方法和型线方程.讨论了涡旋齿壁厚变化规律的影响因素,得到了渐变壁厚单涡旋齿和三涡旋齿.研究结果表明,中心齿头处齿壁较厚的渐变壁厚涡旋齿不但具有面积利用率高和内容积比高等优点,而且其壁厚的变化规律与工作腔内气体压力的变化规律一致,具有较好的热力性能,更适用于双涡旋齿涡旋机械.     

双涡旋齿涡旋机械渐变壁厚型线的构建

为提高双涡旋齿涡旋机械的综合性能,通过对渐开线类和螺线类涡旋型线生成过程和啮合特性的分析,利用变径圆渐开线和代数螺线分别构建了能够实现正确啮合的渐变壁厚双涡旋齿,并给出其生成方法和型线方程.讨论了涡旋齿壁厚变化规律的影响因素,得到了渐变壁厚单涡旋齿和三涡旋齿.研究结果表明,中心齿头处齿壁较厚的渐变壁厚涡旋齿不但具有面积利用率高和内容积比高等优点,而且其壁厚的变化规律与工作腔内气体压力的变化规律一致,具有较好的热力性能,更适用于双涡旋齿涡旋机械.     

变截面涡旋膨胀机几何模型分析

提出一种由不同基圆半径的圆渐开线组成的新型变截面涡旋膨胀机，论述型线的生成方法，给出型线的一般方程，建立一系列圆渐开线变截面涡旋膨胀机的几何模型，并分析控制系数对变截面涡旋膨胀机容积变化的影响.构建传统等截面、变截面涡旋膨胀机的几何模型，对比分析几何模型的优劣.结果表明：提出的新型变截面涡旋膨胀机模型不但具有传统变截面模型的优点，而且可以大幅度减少计算量，并在一定程度上丰富了变截面涡旋膨胀机的种类，为开发高性能的涡旋膨胀机提供借鉴.     

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.      

代数阿基米德螺旋涡旋型线的研究

利用微分几何共轭曲面和法向等距曲线理论,证明了代数阿基米德螺旋线作为涡旋压缩机型线的可行性,并分析讨论了代数阿基米德螺旋型线的基本特点,为变截面涡旋压缩机的设计提供了一种新的方法,同时表明代数阿基米德螺旋型线的结构及受力均优于圆的渐开线,有较好的应用前景。     

变径基圆渐开线涡旋型线的研究

利用微分几何共轭曲面理论,证明了变径基圆渐开线作为涡旋压缩机型线的可行性,建立了该型线的几何理论,分析讨论了该型线的基本特点,表明变径基圆渐开线型线的受力及结构均优于圆渐开线,有很好的应用前景,同时为变壁厚涡旋压缩机的设计提供了一种新方法.     

基于Frenet标架的变截面涡旋压缩机型线的研究

针对传统变截面涡旋型线难以达到最佳压缩特性的问题,提出了一种基于Frenet标架的涡旋型线构建方法,利用该方法构建了由不同基圆半径的圆渐开线组合而成的变截面涡旋型线,并提出了该型线的基本几何关系,推导了工作腔容积计算公式,引入了行程容积、压缩比和面积利用系数三个性能指标对其性能进行评价.结果表明:新构建的变截面涡旋型线与传统的变截面涡旋型线相比,其行程容积、压缩比和面积利用系数分别提高了9.12%,16.44%和9.06%.     

变截面涡旋压缩机型线的研究

利用微分几何学中共轭曲面啮合原理,推导出涡旋齿啮合的基本条件方程式,并在此基础上提出了一种新的混合型线.通过描述新型线的设计及在AutoCAD上的实现过程,为变截面涡旋压缩机的设计工作提供了一种新的思路和方法.     

变截面涡旋压缩机几何模型及摩擦损失模型

给出一种组合型线的变截面涡旋压缩机几何模型,建立其容积、气体力及摩擦损失等的数学模型,通过Newton-Raphson数值方法对损失模型进行求解,得出摩擦损失功率、电动机轴功率及机械效率在不同转速下的变化曲线.通过对其曲线规律的分析,得出主轴承的摩擦损失是影响机械效率的主要因素,在优化及实际生产中应予以重视.     

基于Frenet标架的变截面涡旋型线构建与性能研究

在涡旋压缩机的型线设计中,针对传统等截面涡旋型线压缩比低、动静涡旋面积利用率不够充分等问题,提出一种新型的变截面涡旋型线.运用Frenet标架分段构建了由圆渐开线和三次曲线组合而成的涡旋型线并建立了该型线的基本几何理论.引入行程容积、压缩比、面积利用系数、轴向气体力以及切向气体力对涡旋型线的性能进行评价.结果表明,与传统的由单一圆渐开线构成的等截面涡旋型线相比,新构建的变截面涡旋型线的几何性能显著提高,而动力性能的变化幅度较小;行程容积、压缩比和面积利用系数分别提高了8.80%、10.57%和8.84%.     

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     

无倾覆力矩涡旋压缩机构的几何模型

基于法向等距线法涡旋型线生成理论,建立修正型线的母线经过原点和不经过原点情形下3种无倾覆力矩压缩机构的几何模型.研究在给定的基圆半径下,几何模型中母线的修正角、修正圆弧半径等随着修正参数的变化.结果表明,3种模型理论上都可以作为无倾覆力矩压缩机构,在对称修正模型中,动、静涡旋齿端部分的壁厚同时增大,质量随之增大,不利于排气孔口的开设.而母线不经过原点的不对称无倾覆力矩压缩机构模型具有理想的几何特性,是柔性化的几何模型.     

变壁厚涡旋膨胀机型线参数的优化分析

为深入研究变壁厚涡旋膨胀机的型线参数,文章以高次曲线组合型线和圆弧组合型线为例,建立了一种新的优化模型-涡旋型线占积比;讨论分析了型线参数对型线面积和占积比的影响;运用单目标遗传算法对占积比取得极值时的2种组合型线参数取值进行了优化,并运用多目标遗传算法讨论了型线面积和占积比同时优化时的非劣解集及对应参数的选取.该文的...     

基于多学科设计优化的通用涡旋型线形状优化

针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73 %和22.79 %.     

变截面型线涡旋压缩机的CFD流场分析

建立了变截面三段基圆渐开线和变截面高次曲线涡旋压缩机压缩腔二维物理模型,借助计算流体动力学(CFD)方法对压缩机工作过程进行瞬态数值模拟,得到压缩腔在曲轴转角为30°~150°时的速度场、压力场分布图.研究了两种变截面型线压缩腔流场分布特点及型线曲率对流场的影响,并与传统等截面型线进行了对比分析.结果表明:涡旋压缩腔流场分布受型线曲率的影响比较大,在同一主轴转角变化范围内变截面压缩腔速度变化趋于平缓,这也为涡旋压缩机的动平衡研究提供了依据.     

涡旋压缩机的变基圆型线研究

研究了具有内、外起始角的变基圆涡旋型线,根据展开角是否在x轴起始,给出两种形式的变基圆外型线方程,并明确给出相对应的内型线方程,推导出偏心距的表达式,分析了两种形式的变基圆涡旋型线方程的关系.对两种形式的变基圆涡旋型线进行双圆弧齿头修正,给出双圆弧修正型线方程,分析两种情况下修正型线方程的关系,并探究修正展角对修正齿头几何形状与压缩比的影响,为变基圆涡旋型线的研究提供了一定的理论基础和应用参考.     

圆渐开线变截面涡旋压缩机型线的参数优化

圆渐开线变截面涡旋压缩机的优化设计均以几何性能为目标。为了得到在几何性能和力学性能方面更为优越的涡旋压缩机,文章建立圆渐开线变截面涡旋压缩机压缩比和轴向气体力的数学模型,分析压缩比和轴向气体力随型线参数的变化趋势;结合几何性能和力学性能,以压缩比倒数和轴向气体力为目标函数,利用多目标遗传算法对其进行优化,得到不同参数变化下的非劣解集。对优化型涡旋盘与未优化涡旋盘进行的定量分析结果表明,优化型涡旋盘的压缩比提高了16.14%,轴向气体力降低了5.62%,证明了优化的可行性。该研究为圆渐开线变截面涡旋压缩机设计时型线参数的选取提供了一定的参考。     

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.     

弹簧压并状态下悬架减振器绕流涡旋特性分析

为研究汽车行驶过程中减振器弹簧压并状态下翼子板内流场特性的变化,将该状态下的减振器简化为三维变截面圆柱模型,并建立变截面圆柱绕流三维流场模型,利用Transition SST四方程转捩模型模拟低、中、高3种车速对大、小圆柱绕流涡旋特性的影响.结果表明:绕流后尾涡的大小、形态、上升角均受圆柱直径、雷诺数及边界条件的影响,在变截面处验证“下洗”运动对N区边缘涡生长的直接作用及对L区涡旋分布的干扰作用;3种流速下适合绕流涡旋振动压电能量回收的最优夹角分别为±10°,±15°,±20°;在有界的高雷诺数流场下对变截面圆柱绕流涡旋重新分区,发现新的涡旋连接方式.     

基于自适应NSGA-Ⅱ算法的变截面涡旋盘优化

针对目前对涡旋压缩机涡旋盘的优化设计多以几何性能最佳为优化目标,其力学性能较差这一缺点,提出了基于自适应第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)、综合考虑力学性能和几何性能的变截面涡旋盘多目标优化设计方法.针对由基圆渐开线和高次曲线组成的变截面涡旋盘,确立了以涡旋型线特征参数表示的动涡旋轴向气体力及内容积比数学模型,以轴向力最小和内容积比最大为设计目标进行多目标优化设计,引入了根据种群的进化状态来进行自我调节的交叉算子和变异算子,以提高NSGA-Ⅱ算法的效率和最优解的分布均匀度,并得到了Pareto最优解集.在最优解集中挑选三种优化型涡旋盘与传统型涡旋盘进行对比分析,其最大轴向气体力分别减少了3.20%,1.08%和1.90%,内容积比分别提高了5.37%,6.64%和3.35%,表明提出的优化方法可以得到综合性能较优的变截面涡旋盘.