单螺杆压缩机干气密封研究及模态分析

发布时间：2017-05-27 07:17

  本文关键词：单螺杆压缩机干气密封研究及模态分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：单螺杆压缩机凭借着卓越的性能和简单的结构等优点,被应用于军工、航天、石化、空调、制冷、食品等行业,单螺杆压缩机的广泛应用对其工作的可靠、结构的稳定和工作寿命提出了严格的要求。其中密封和机械振动是影响压缩机各方面性能的重要因素,提高单螺杆压缩机的密封性效率和工作寿命和减小共振破坏,则从侧面提高了单螺杆压缩机的整体性能,因此在单螺杆压缩机轴端密封中采用了一种比较先进的非接触式机械密封干气密封。最后对其主要部件进行了模态分析,得出各回转件的固有频率,防止共振的产生。 干气密封是一种端面气体润滑的机械密封,相比传统的一些机械密封,它具有磨损小、泄漏少、寿命长、效率高等优点。其主要工作原理为：当两个密封端面间有相对运动转动时,槽的泵送效应和台阶效应使气体产生流体压力,在密封端面彼此分开,并在两个密封端面间建立起一层具有一定刚度的气膜,从而达到密封的效果。目前,干气密封广泛用于离心式压缩机、离心泵、膨胀机、气体透平机以及其它高速高压机器中。 本文以经典的T型槽密封端面为研究对象,应用SolidWorks软件对T型槽密封端面进行三维建模以及建立流场CFD计算模型。以CFD计算模型的控制方程为基础,运用Fluent软件对经典T型槽端面的流场进行数值模拟。根据分析结果和参数影响曲线,改变T型槽的其中一个参数对T型槽进行结构改进,并在相同的工况条件下对改进后的密封端面进行流场分析。得出的结果与T型槽模拟结果相对比,从对比结果来看,改进后的密封端面在各方面性能具有较大的改善。同时本文利用Ansys Workbench软件对其主要部件进行模态分析,模拟出固有振动频率和振动位移,为外界电机的选取提供参考。
【关键词】：单螺杆压缩机 干气密封 CFD T型槽 模态分析
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 前言13
• 1.2 单螺杆压缩机的国内外研究观状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究状况14-15
• 1.3 单螺杆压缩机的结构、工作原理及特点15-18
• 1.3.1 单螺杆压缩机的结构15-16
• 1.3.2 单螺杆压缩机的工作过程16-17
• 1.3.3 单螺杆压缩机的特点17-18
• 1.4 本文研究的意义和主要内容18-21
• 2 单螺杆压缩机的干气密封21-31
• 2.1 单螺杆压缩机常用的轴端密封21-23
• 2.1.1 填料密封21
• 2.1.2 迷宫密封21-22
• 2.1.3 浮环密封22-23
• 2.1.4 干气密封23
• 2.2 干气密封基本结构23-24
• 2.2.1 常见的干气密封动环类型23-24
• 2.3 干气密封的原理24-25
• 2.3.1 干气密封端面受力分析24-25
• 2.4 干气密封的典型布置结构25-27
• 2.4.1 单端面密封结构26
• 2.4.2 双端面密封结构26-27
• 2.4.3 串联密封结构27
• 2.5 干气密封相对于其他机械密封优点27-28
• 2.6 干气密封的选用原则28-29
• 2.7 本章小结29-31
• 3 计算流体力学31-43
• 3.1 计算流体力学的基本概述31-32
• 3.2 CFD求解过程32-35
• 3.3 CFD的基本控制方程35-37
• 3.3.1 连续性方程35
• 3.3.2 N-S方程35-36
• 3.3.3 能量守恒方程36-37
• 3.3.4 通用控制方程37
• 3.4 湍流模型37-40
• 3.5 k-ε模型40
• 3.6 RNGk-ε模型40-41
• 3.7 多相流模型41
• 3.8 本章小结41-43
• 4 T型槽干气密封端面流场模拟分析43-63
• 4.1 连续性以及流动状态的判断43-44
• 4.2 基本假设44
• 4.3 T型槽流体分析模型的建立44-54
• 4.3.1 T型槽的结构参数44-45
• 4.3.2 T型槽的三维实体建模45-46
• 4.3.3 T型槽的网格划分、边界条件的设定及控制方程46-48
• 4.3.4 Fluent求解器设定48-54
• 4.4 端面间气膜的各项参数与周向比的关系54-56
• 4.4.1 密封性能参数54-55
• 4.4.2 各参数与周向比的关系55-56
• 4.5 结构改进后计算单元模型及流场模拟56-60
• 4.6 凸台槽与T型槽模拟结果分析比较60
• 4.7 本章小结60-63
• 5 单螺杆压缩机主要部件模的态分析63-73
• 5.1 单螺杆压缩机模态分析的目的63
• 5.2 数值模态分析的评价原则63
• 5.3 单螺杆压缩机主要部件及有限元模型63-65
• 5.3.1 主要部件的三维模型建立63-64
• 5.3.2 主要部件有限元模型的建立64-65
• 5.4 模态分析的主要步骤65-66
• 5.5 模态分析66-71
• 5.5.1 螺杆模态分析66-67
• 5.5.2 螺杆轴模态分析67-69
• 5.5.3 星轮模态分析69-71
• 5.6 本章小结71-73
• 6 结论与展望73-75
• 6.1 论文的主要工作及结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者读研期间主要科研成果81

【参考文献】

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本文编号：399235