在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大。将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲轴转角下的涡旋齿的受力和变形分布,分析了流场变化对涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,此压力载荷施加方法与实际工作状态更接近,计算结果更贴近实际情况。

工业上涡旋压缩机的涡旋盘常采用压铸铁与压铸铝材料。以双涡旋齿结构的涡旋盘为研究对象,从模态分析和谐响应分析角度,对比两种材料涡旋盘的动态特性。首先通过计算得到了作用于涡旋盘的气体力,然后分别对两种材料的涡旋盘进行气体力载荷下的模态分析和谐响应分析,得到其前六阶固有频率、对应的变形量以及涡旋齿沿X,Y方向的变形随频率变化的规律。结果表明,采用压铸铝材料的涡旋盘的一阶固有频率较高,防振性能更好;在各自的频率范围内,采用压铸铝材料的涡旋盘最大变形量较小,说明采用压铸铝材料的涡旋盘动态性能更优。

针对涡旋齿变形量通过试验难以测得,进而动、静涡旋盘之间的啮合间隙值难以确定的问题,建立了带有轴向和径向泄漏间隙涡旋盘三维流体域模型,结合CFD动网格技术对涡旋盘内部流场进行模拟,得到压力场和温度场的瞬态分布。将流场计算结果施加到固体边界上,得到涡旋盘的应力分布和变形规律,其中固体变形考虑了包括涡旋齿和端板在内的整体变形,使变形计算结果更贴近实际工作情况,结合试验验证了模拟结果的准确性。对动涡旋盘在仅受气体力作用、仅受温度作用和受热力耦合场作用下的应力分布和变形规律进行对比分析,得到温度升高是造成涡旋齿变形的主要原因。根据上述分析结果,提出一种涡旋齿结构改进方法,对改进后的涡旋盘的变形和应力分布进行了模拟,结果表明:改进后的涡旋盘的应力和变形都有所降低,为进一步改进涡旋盘结构提供了...

从热力学第一定律出发,提出了涡旋压缩机优化分析模型。该模型包含压缩耗功、机械与电机损失、热与流动损失以及容积效率等,以能效比为目标函数、分析能效比随涡旋盘回转半径以及涡旋基圆半径的变化规律,求得定容积条件下涡旋盘优化的几何尺寸。

基于热应力场耦合建立了汽车涡旋压缩机涡旋盘有限元模型，涡旋齿载荷边界条件设置为流场离散，在气体压力载荷单独作用、温度场载荷单独作用以及两者耦合作用这三种情况下，对涡旋盘进行受力分析和变形分析，讨论不同主轴转角的涡旋齿的刚度和强度，最后得到涡旋齿的变形规律和应力分布。分析结果表明：当涡旋盘压缩腔运动到排气孔位置时，涡旋盘处于变形与应力最大的状态，热变形是影响涡旋盘整体变形的主要因素。

利用基于泛函的通用涡旋型线的几何理论,研究涡旋型线方程,改进了传统式生成型线方法的局限性,为涡旋盘的加工和制造提供了理论价值和参考意义。通过MATLAB软件的编程功能,生成数学模型的关键点。在UG环境下生成涡旋型线,使用UG中的拉伸命令,完成涡旋盘的精确三维实体造型,然后将生成的三维实体转换到高级仿真环境下,通过定义材料属性、指派材料、物理属性、划分网格,建立有限元模型,最后建立边界约束条件并加载作用载荷,进行有限元分析。

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。