爪式流体机械新型转子型线构建及其工作特性研究

发布时间：2017-09-26 01:17

  本文关键词：爪式流体机械新型转子型线构建及其工作特性研究

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【摘要】：现有爪式流体机械转子型线，，在爪顶处与爪顶端圆弧相连接处存在两个不连续的尖点，工作中实现点与曲线啮合的缺陷。本论文根据双回转运动下的共轭型线啮合理论，构建出一种新型爪式转子型线并得到其全部型线方程，由圆弧与摆线的法向等距曲线光滑连接构成，在爪顶处不存在尖点，工作中实现圆弧与曲线相啮合，具有工作啮合密封性好、余隙容积小，能够适用更高压力和温度等优点，提高了转子的性能和使用寿命。分析了爪式流体机械的工作过程特性，对其特有的混合过程进行了详细分析，建立新型爪式转子压缩机工作过程的热力学模型，并计算了新型爪式转子转动所形成的周期性容积变化规律对压缩机工作过程特性的影响，得到其工作过程中容积腔内的压力与温度变化的规律和容积周期性变化之间的关系。研究了新型转子的爪式压缩机工作过程中具有移动边界、气体压缩流动和工作腔容积周期性变化等特征的气体非定常流动的数值模拟方法，得到压力场、温度场的分布和进出口气体流速分布。研究了爪式压缩机增压热力过程的泄漏流动特性，得到了不同啮合间隙下的气体增压过程的压力和质量的参数变化规律。将数值模拟得到的温度场和压力场进行离散化处理作为载荷的条件，对爪式转子受力计算方法，得到了爪式转子的应力场分布，研究了其工作过程中流动与转子受力相互影响的单项流固耦合问题，找出了受应力集中的位置和应力最大值的部位。与原有尖点的爪式转子型线在工作过程、转子受力等方面进行对比，证实其优越性能。
【关键词】：新型爪式转子 型线构建 工作过程特性 数值模拟 受力分析
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45;TK05
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题来源和意义9-10
• 1.2 研究目标、研究内容及拟解决的关键问题10-11
• 1.2.1 研究目标10-11
• 1.2.2 研究内容11
• 1.2.3 拟解决的关键问题11
• 1.3 研究方法、技术路线、研究方案分析11-12
• 1.4 课题的创新性12-13
• 第二章 爪式流体机械技术简介13-20
• 2.1 爪式流体机械转子型线国内外研究发展现状13-14
• 2.2 爪式流体机械工作过程特性的研究进展14-16
• 2.2.1 爪式流体机械的结构形式与工作参数14
• 2.2.2 爪式流体机械工作过程研究14-15
• 2.2.3 爪式流体机械冷却与润滑性能15
• 2.2.4 爪式流体机械的密封性能15-16
• 2.3 数值模拟爪式流体机械的研究现状16-18
• 2.3.1 数值模拟流场的发展16-17
• 2.3.2 数值模拟爪式流体机械工作特性基本方法17-18
• 2.4 有限元分析爪式流体机械国内外进展研究18-20
• 2.4.1 有限元分析的发展18-19
• 2.4.2 有限元分析爪式流体机械工作特性的基本方法19-20
• 第三章 新型爪式转子型线的构建方法和型线方程20-36
• 3.1 尖点转子型线的构建20-28
• 3.1.1 尖点转子型线构建方法20-23
• 3.1.2 尖点转子型线的共轭求解23-27
• 3.1.3 尖点型线构建的啮合验证27-28
• 3.2 爪式流体机械新型转子型线的构建28-34
• 3.2.1 新型转子型线构建原理28-29
• 3.2.2 新型转子型线构建方法29-33
• 3.2.3 新型转子型线的啮合验证33-34
• 3.3 两种型线的优缺点的对比与讨论34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 爪式流体机械的工作原理和混合过程工作特性36-49
• 4.1 爪式流体机械的工作原理36-37
• 4.2 爪式流体机械工作特性研究37-39
• 4.2.1 爪式流体机械的吸气过程37-38
• 4.2.2 爪式流体机械的压缩过程38
• 4.2.3 爪式流体机械的排气过程38-39
• 4.2.4 爪式流体机械吸、排气口的开设原则39
• 4.3 爪式流体机械特有混合过程工作特性研究39-43
• 4.3.1 余隙气体继续被压缩过程40-41
• 4.3.2 余隙容积混合膨胀过程41-42
• 4.3.3 新工作腔内形成和继续压缩过程42
• 4.3.4 吸气前的膨胀过程42
• 4.3.5 爪式流体机械混合过程的特点42-43
• 4.4 爪式流体机械作为压缩机其容积腔内热力过程工作特性研究43-47
• 4.4.1 爪式压缩机容积腔变化分析44-45
• 4.4.2 爪式压缩机腔内压力与温度的变化分析45-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 爪式压缩机工作特性数值模拟研究49-66
• 5.1 几何模型与计算求解49-51
• 5.2 啮合间隙对爪式压缩机内压缩过程影响的数值模拟研究51-55
• 5.3 新型爪式转子压缩机的压缩过程工作特性模拟55-56
• 5.4 两种爪式压缩机混合过程数值模拟56-60
• 5.4.1 尖爪式转子压缩机混合过程数值模拟研究56-58
• 5.4.2 新型爪式转子压缩机混合过程数值模拟研究58-60
• 5.5 尖爪式转子压缩机三维数值模拟研究60-64
• 5.5.1 尖爪式转子压缩机 3D 建模与网格划分60
• 5.5.2 尖爪式转子压缩机三维数值模拟60-64
• 5.6 两种爪式压缩机数值模拟对比64-65
• 5.7 本章小结65-66
• 第六章 爪式压缩机转子有限元分析66-80
• 6.1 爪式转子压缩机受气体阻力矩的分析66-68
• 6.2 新型爪式转子压缩机的有限元模拟68-74
• 6.2.1 有限元分析的几何建模与网格划分68-69
• 6.2.2 载荷施加69-70
• 6.2.3 吸起开始时刻新型爪式转子压缩机的转子应力模拟分析70-71
• 6.2.4 排气开始时刻新型爪式转子压缩机的应力分析71-72
• 6.2.5 排气结束时刻新型爪式转子压缩机的应力分析72
• 6.2.6 混合过程局部高压产生出应力分析72-73
• 6.2.7 新工作腔形成产生局部高压的应力分析73-74
• 6.3 尖爪式转子压缩机的有限元模拟74-78
• 6.3.1 吸起开始时刻尖爪式转子压缩机的应力分析74-75
• 6.3.2 排气开始时刻尖爪式转子压缩机的应力分析75-76
• 6.3.3 排气结束时刻尖爪式转子压缩机的应力分析76
• 6.3.4 混合过程局部高压产生出应力分析76-77
• 6.3.5 新工作腔形成产生局部高压的应力分析77-78
• 6.4 两种爪式压缩机有限元应力分析对比结论78-79
• 6.5 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果86-87
• 致谢87

【参考文献】

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本文编号：920652