基于动态分析的新型双螺杆压缩机转子型线的研究

发布时间：2017-10-08 03:17

  本文关键词：基于动态分析的新型双螺杆压缩机转子型线的研究

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【摘要】：随着中国的城市化进程的提高和人们生活水平的提高，以压缩机为主要功能部件的家用及商用的冰箱空调的数量逐年增加，其对能源的依赖程度也越来越高。双螺杆压缩机是压缩机行业中最常见的一种，其有操作简单、结构紧凑、可靠性高和方便后期维护等优点，广泛应用在工业生产及生活的各个环节。双螺杆压缩机的工作部件主要是一对相互啮合的阴阳转子，阴阳转子型线是影响压缩机性能主要因素。我国在该领域的研究落后于国外，因此对阴阳转子型线的研究具有很重要的意义。 本文研究了双螺杆压缩机工作的基本原理及相应的特性参数，例如啮合线、泄漏三角形等，并总结了这些参数对压缩机整体性能的影响。转子型线是决定压缩机性能的核心要素，且转子型线的设计和研究非常复杂，每种型线的开发都要经过设计、理论验证、修改以及实验等多个过程。本文结合曲线理论对转子型线参数化设计进行了深入研究，并对正向和反向设计方法进行了研究。正向设计方法是通过先定义好的一条转子型线，运用曲线共轭理论反求出另外一条型线的设计方法；反向设计方法又称为逆向设计方法，该方法首先要根据相关性能参数来定义啮合线，再运用空间啮合理论求出阴阳转子型线，该方法能够提前确定特定性能参数，降低了正向设计方法中的不确定性，从而可以提高转子型线的设计效率。此外本文总结了国内外典型的转子型线的齿曲线分段特点，提出了转子型线新的分段方法，为传统正向设计方法提供了相应参考。本文结合了前面的研究的转子型线的正反向设计相应理论知识，将该型线理论编译在软件系统中，运用VC++中的OpenGL图形显示模块以及MFC模块开发出了正反向转子型线设计系统。 本文结合正向设计理论，基于一些典型型线的特点对单边不对称摆线-销齿圆弧式型线做出了改进，结合Atlas-X型线的齿高半径大以及齿间面积大等，在齿曲线类型中引入了NURBS曲线，提高了转子型线的可调性及适应性。并运用正反向转子型线设计系统设计出新型线，运用UG建模软件对其转子和流场进行三维建模。然后运用流体分析软件Fluent分析了单边不对称摆线-销齿圆弧式转子流场、日立转子流场以及新型转子流场，得出了相关的性能参数，并进行了对比，成功的证明了优化的结果。此外运用UG软件中的高级仿真模块对三组阴阳转子进行了静力学分析，从而验证了优化的可行性。
【关键词】：双螺杆压缩机 转子型线 啮合线 流体分析
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 引言7-8
• 1.2 螺杆压缩机的分类及其使用范围8-10
• 1.2.1 螺杆压缩机的分类8-9
• 1.2.2 双螺杆压缩机的适用范围9-10
• 1.3 双螺杆压缩机的主要结构特点10-11
• 1.4 国内外发展趋势及研究现状11-13
• 1.5 本课题研究意义及主要研究内容13-15
• 1.5.1 课题的研究意义13
• 1.5.2 课题主要研究内容13-15
• 第二章 双螺杆压缩机性能参数及转子几何特性的研究15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 双螺杆压缩机的工作过程15-17
• 2.3 转子型线设计要素及设计原则17-19
• 2.3.1 转子型线设计要素17-18
• 2.3.2 转子型线的设计原则18-19
• 2.4 转子几何特性的研究19-24
• 2.4.1 转子螺旋齿面方程的研究19-21
• 2.4.2 阴阳转子的几何参数的研究21-22
• 2.4.3 齿间面积及齿间容积22-23
• 2.4.4 接触线方程23-24
• 2.5 双螺杆压缩机性能参数的研究24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 基于正反向设计理论的转子型线的研究27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 转子型线的正向设计理论的研究27-31
• 3.2.1 转子型线的动、静坐标系及其转换关系27-28
• 3.2.2 转子的齿曲线和共轭曲线28-31
• 3.2.3 啮合线方程31
• 3.3 正向设计的曲线理论研究31-37
• 3.4 基于逆向设计的转子型线性能影响因素分析37-41
• 3.4.1 逆向设计理论的基本原理37-40
• 3.4.2 啮合线设计的准则40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 基于典型型线的型线设计方法的研究43-65
• 4.1 引言43
• 4.2 典型型线的研究43-51
• 4.2.1 对称圆弧式型线43-45
• 4.2.2 不对称式型线45-48
• 4.2.3 新型不对称型线48-51
• 4.3 基于典型型线的分段方法的研究51-53
• 4.4 基于正向设计理论的典型型线的改进53-61
• 4.4.1 改进型线的齿曲线53-54
• 4.4.2 改进型线的方程54-61
• 4.5 新旧型线的性能对比61-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 基于正反向设计理论的型线设计系统的开发65-77
• 5.1 引言65
• 5.2 型线设计系统的开发环境65-67
• 5.3 正反向型线设计系统67-72
• 5.3.1 正方向转子型线设计系统的主界面67-68
• 5.3.2 正向设计模块68-70
• 5.3.3 反向设计模块70-72
• 5.3.4 典型型线模块72
• 5.4 基于新型型线的型线设计系统的应用72-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第六章 基于动态分析的新型型线的研究77-93
• 6.1 引言77
• 6.2 流体动力学分析的研究77-79
• 6.2.1 CFD 的分析过程77-78
• 6.2.2 常用湍流模型的研究78-79
• 6.3 双螺杆压缩机流体模型的数值模拟计算79-88
• 6.3.1 双螺杆压缩机内部流场模型的建立79-81
• 6.3.2 流场模型的网格划分81-82
• 6.3.3 流场模型的数值分析82-88
• 6.4 转子的静力学分析88-91
• 6.4.1 转子网格划分88-89
• 6.4.2 转子的有限元分析89-91
• 6.5 本章小结91-93
• 第七章 总结与展望93-95
• 7.1 本文工作总结93-94
• 7.2 课题展望94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-99
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文99

【参考文献】

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本文编号：991678