基于流固耦合的性能增效设计技术及其应用研究

发布时间：2020-01-21 11:42

【摘要】：对于功能结构和工作原理相对复杂的机械产品设计,其过程往往同时涉及结构、流体、声学等不同学科领域,而且不同的结构参数对产品性能的影响往往并不明确,因此产品结构参数的确定及其性能增效研究一直都是机械产品设计研究中的一部分重要工作。本文具体以往复式压缩机吸排气系统这一典型的机械产品部件作为应用对象来开展产品性能分析和增效设计研究。 本文结合实际工程应用,在研究流固耦合相关原理的基础上,以往复式压缩机吸排气系统为具体研究对象,建立了三维流固耦合分析模型、方法和流程,提出了基于弹簧法的拉压动网格控制技术和基于分区及插值的大变形动网格控制技术。通过运用耦合平台MpCCI连接流场分析软件STAR-CD与结构场分析软件ANSYS,并编写用于控制流体网格变化的动网格程序,对某款冰箱压缩机吸排气系统进行流固耦合仿真分析,计算得到制冷量、压缩功、排气口质量流量、气缸内压力容积变化规律、吸排气系统流速变化规律、吸排气阀片运动规律、吸排气阀片运动时的应力变化等关键性能指标数据,并对这些关键指标进行详细分析、评价和相关性能实验验证。 在分析评价和总结往复式压缩机吸排气系统关键性能指标数据基础之上,结合面向性能增效的结构参数分析,以减少流动损失和匹配阀片合理刚度为目的,对某款压缩机吸排气系统多个关键结构参数进行增效设计研究。运用正交试验设计方法考查了排气孔口形状尺寸、限位器升程高度、吸排气阀片厚度等参数对压缩机性能的影响,得到了性能提升的设计较优方案。流固耦合仿真计算结果表明优化方案比原方案提高流体效率约1.59%,同时量热器上的整机制冷性能测试实验结果显示优化方案比原方案提高性能系数COP值约1.79%。仿真和实验结果表明,根据正交试验设计得出的关键结构参数改进方案很好地改善了压缩机性能,达到了产品性能增效的目的。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45

【参考文献】

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3 陈贵清;邢金瑞;;输流管道流固耦合振动研究中的几个问题[J];科技信息(科学教研);2008年17期

4 吴丹青;压缩机舌簧阀运动规律的数学模拟[J];流体工程;1984年10期

5 王毅,谭伟华;制冷压缩机气阀运动规律的数学模拟[J];流体机械;2001年03期

6 张来平;邓小刚;张涵信;;动网格生成技术及非定常计算方法进展综述[J];力学进展;2010年04期

7 邢景棠,周盛,崔尔杰;流固耦合力学概述[J];力学进展;1997年01期

8 张小矛;高卫民;辛军;周岳康;平银生;程传辉;;提升乘用车汽油机燃烧系统性能的研究[J];内燃机工程;2011年06期

9 张立翔,黄文虎;输流管道非线性流固耦合振动的数学建模[J];水动力学研究与进展(A辑);2000年01期

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本文编号：2571568