单螺杆压缩机转子异步压缩循环的动力学分析

针对传统大排量、大压差单螺杆压缩机工作过程中阻力矩波动大、噪声高等问题,创新性地提出螺杆转子奇数齿槽结构,并基于力学基本原理及单螺杆压缩机工作特性,对奇数齿槽螺杆转子受力状况进行了分析,建立了奇数齿槽螺杆转子动力学模型,研究了异步压缩单螺杆压缩机中螺杆转子的动力学规律。研究结果表明:异步压缩单螺杆压缩机螺杆转子主要受径向气体力作用,该作用力不仅大小不断变化,其方向也沿着螺杆转子的径向不断旋转,变化周期为转过两星轮齿夹角所需时间的1/2;该作用力的等效作用位置在螺杆中心面与排气端面之间呈周期性变化,并在开始排气时发生突变。上述研究结果对异步压缩单螺杆压缩机设计以及进一步发展具有一定的指导意义。     

单螺杆压缩机增压槽道内喷液成膜特性研究

为厘清单螺杆压缩机喷液压缩过程中喷入液体的运动状态、弥散分布和成膜铺展特性，实现喷液参数的合理调控，根据单螺杆压缩机基本结构和多圆柱复合包络啮合副空间啮合原理，建立了单条螺旋槽道的三维空间扭曲槽道模型，并依据螺旋槽道几何特征及啮合副相对运动关系对模型进行了简化。基于简化模型，利用计算流体动力学软件开展了喷液压缩过程中工作腔内部水气液两相流动过程的数值模拟研究，分析了变工况下喷入液体在增压槽道内的弥散分布和成膜特性以及介质压力和温度、螺杆转动速度、喷液流量和速度等关键运行参数对其影响规律。研究结果表明：喷入的液体在壁面上汇聚成膜，随着腔内压力的上升，形成液膜平均厚度呈下降趋势；腔内温度自80℃上升到200℃,液膜平均厚度变化不大，上下波动范围在8.3%以内；螺杆转子转速过快或者喷液速度过慢都会使得喷入液体还未接触壁面就被星轮撵出槽道，进而降低压缩过程的冷却效果；喷液流量的增大将有效提升形成液膜的平均厚度，可以有效防止泄漏。     

一种新型全平衡高强度转子式压缩机的受力分析

分析了一种新型全平衡高强度转子式压缩机主要运动部件内、外转子的受力情况,得到了内、外转阴子因气体作用造成的径向力、切向力及矩阵随主轴转角的变化规律,分析结果表明它们都呈现出确定的周期性,当齿数比为6:7时,周期为π/3。通过与涡旋、滚动活塞和往复式压缩机的相对转矩的比较,表明这种新型转子压缩机总阻力矩波动幅度很小,动力性能优良。     

叶片摩擦系数对液压凸轮转子伺服马达转矩性能影响

为研究叶片摩擦系数对液压凸轮转子伺服马达转矩性能的影响,建立了马达转矩的力学模型.通过对叶片进行受力分析,推导了叶片/叶片槽之间的摩擦系数与凸轮转子对叶片的正压力以及叶片对凸轮转子的阻力矩的关系式.利用MATLAB对力学模型进行仿真计算.结果表明,叶片/叶片槽之间摩擦系数的增大会减小叶片之间正压力,从而增大叶片对凸轮转子的阻力矩,导致马达的输出力矩出现明显波动.阻力矩的最大值和平均值与摩擦系数基本呈线性关系.减小叶片和叶片槽之间的形位公差与表面粗糙度能够改善伺服马达的低速特性.     

连续波脉冲器压力波发生与优化研究

针对连续波脉冲发生器压力波发生过程,基于流体力学数值仿真方法研究了压力波发生原理,优化压力波的波形特征。研究结果表明:随转子往复摆动连续波脉冲器上、下游分别产生连续的压力波与流量波,连续波脉冲器压降曲线则是在流量波动条件下随转子开度变化的压降曲线;转子初始相位角与终止相位角对压力波波形与幅值影响很大,增大转子初始相位角可以大幅改善波形,增大转子终止相位角可以大幅提高幅值;综合优化转子初始相位角与终止相位角可以同时改善压力波波形与幅值特征。研究内容对改善连续波脉冲器信号传输特性及现场应用具有重要意义。     

单螺杆压缩机工作腔喷液过程几何特性及工作机理研究

为了分析工作腔喷液单螺杆压缩机喷液过程的几何特性及喷液机理,基于单螺杆压缩机的工作特性,确定了螺槽与喷液孔连通时的特征角度,在此基础上,建立了工作腔喷液的几何模型,得到了任意星轮转角位置处的有效喷液面积,分析了不同喷液孔初始位置及喷液孔径对有效喷液面积的影响。基于工作腔喷液的几何模型提出了喷液过程理论计算方法,对单螺杆压缩机工作腔喷液的机理进行了研究,结果表明:压缩机工作过程中,喷液孔面积随星轮转角呈现先增大后减小的趋势;喷液孔初始位置和喷液孔径两者共同影响喷液开始角度和喷液持续时间,喷液量受喷液面积和喷液孔前后压差这两个因素共同影响,且在喷液孔面积最大的起始位置存在一个最大单位角度喷液量。通过对工作腔喷液机理进行分析,可为以后单螺杆压缩机工作腔喷液过程的优化设计提供理论基础。     

调距桨锁轴拖带工况最小拖桨阻力和水动力矩

采用计算流体力学方法,对某典型5叶调距桨锁轴工况拖桨阻力以及相应的水动力矩随螺距和进流速度的变化特性进行了数值计算,分析了这些特性的流体力学机理. 数值计算基于有限体积法,通过数值求解螺旋桨周围三维黏性不可压缩流场RANS方程来模拟螺旋桨在各种工况下的流动特性. 计算结果表明：来流速度相等时该调距桨在最大正车螺距时拖桨阻力最大,其幅值约占同航速下船体阻力的80%,水动力矩也最大;在最大倒车螺距时拖桨阻力最小,其幅值约占同航速下船体阻力的50%,水动力矩比最大正车螺距时显著减小;零螺距时拖桨阻力大小居中,而水动力矩最小,接近为零. 上述结论可为船舶动力装置部分桨工况时联控曲线的设计和锁轴机构的设计提供理论参考.     

部分负荷下螺杆制冷压缩机几何特性研究

基于螺杆压缩机的工作特点,确定部分负荷下各工作过程的特征角度,建立了有效旁通面积和有效径向排气面积的计算模型,从而可以准确得到不同负荷下任一转角所对应的流通面积,为部分负荷下螺杆制冷压缩机工作特性研究奠定了基础.考察了固定块长度以及滑阀相对气缸端面的安装位置等关键设计参数对压缩机部分负荷下内容积比、有效旁通面积和有效径向排气面积的影响.研究表明,若运行工况压力比单一,固定块应选择固定式,其长度取转子长度的20%～25%为宜,若运行工况压力比多变,应选择可调式固定块,而滑阀相对气缸端面的安装角度应在安装空间允许范围内尽可能大,以提高螺杆制冷压缩机在部分负荷时的性能.     

整体齿轮增速式离心压缩机振动耦合动力特性研究

以一台在役的六级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,基于转子动力学和齿轮动力学理论,建立了全自由度齿轮-轴承-转子耦合系统有限元模型。计算了考虑齿轮啮合接触的转子系统固有频率、模态振型和不平衡响应,得出了这种复杂轴系的模态特征与振动传递特性。在此基础上,研究了不同支撑型式下转子振动响应特性,并探讨了齿轮螺旋角对转子振动的影响。研究结果表明,耦合轴系的固有频率和不平衡响应峰值都有所增大;转子系统在可倾瓦轴承支撑下,无论过临界还是工作转速振动幅值均较低;当齿轮螺旋角为15°时,转子振动幅值最小。     

液环泵作真空泵与压缩机工况下的内流场及外特性分析

采用数值模拟和实验相结合的方法,对2BE型液环泵在真空泵与压缩机工况下的内流场及外特性进行对比分析.结果表明:相同的进出口压比时,压缩机体积流量小于真空泵体积流量,体积流量比和效率比均随着压比的增大而逐渐下降;真空泵和压缩机工况下内部的相态场、速度场和压力场分布规律基本一致;压缩机工况下的排气区和过渡区叶轮内旋涡二次流明显要强于真空泵工况下的,相同压比变化时压缩机工况下排气区内壁压力显著增大;液环泵壳体内壁压力的频域特性沿圆周方向存在明显的分区特征;真空泵工况下的各阶主频特性与压缩机工况下的完全一致;在各压比下,压缩机工况的泵壳体内壁压力脉动幅值整体大于真空泵工况的,随着压比的增大,压缩机工况下的排气区和过渡区壳体内壁压力脉动幅值明显增大.     

单螺杆制冷压缩机单滑阀能量调节机构的几何特性分析

为了分析单螺杆制冷压缩机单滑阀能量调节机构的工作特性,基于压缩机的工作过程确定了滑阀在不同负荷下的特征角度,得到了不同负荷下任意转角位置处的有效旁通面积和有效排气孔口面积。分析了旁通口初始位置与排气口初始位置对有效旁通面积、有效排气口面积、气量调节范围和内容积比调节的影响。结果表明:旁通口初始位置越靠近排气端,滑阀在相同的轴向位移下所能调节的气量范围越大,当旁通口初始位置向排气端移动的距离从0增加到15mm时,气量调节范围增大了20%;排气孔口初始位置影响排气开始时间及内容积比,当排气口初始位置向排气侧移动的距离从0增加到15mm时,排气开始角延迟了10°,内容积比增大至2.25倍。通过对单滑阀调节机构几何特性的分析,为今后滑阀调节过程的研究以及滑阀的优化设计提供了基础。     

双螺杆制冷压缩机气流脉动衰减器的研究与开发

为有效控制并降低双螺杆制冷压缩机排气气流脉动幅值,研究并开发了一种基于赫姆霍兹共振器的气流脉动衰减器。考虑到压缩机排气腔内的油气两相流动,首先基于两相流双流体方程,建立了油气两相环状流流型下的声速计算模型,实现了两相流动状态下衰减腔内共振频率的计算,开发了一种适用于螺杆制冷压缩机的气流脉动衰减器,就排气温度和润滑油含量对其衰减性能的影响进行了实验研究,并对比了有无衰减器时压缩机的机脚振动情况。研究结果表明:当润滑油含量保持不变时,存在最佳的R134a气体声速,使得衰减器性能最佳,但随着润滑油含量的增加,最佳的R134a气体声速有所上升;两相流声速决定了衰减腔的共振频率,存在最佳的两相流声速使得衰减器性能最佳,且随着润滑油含量的增加,最佳两相流声速基本不变,而最大衰减比有所提升;开发的脉动衰减器应用于螺杆制冷压缩机名义工况下运行时,一阶气流脉动频率下的机脚振动加速度可降低36.2%~40.9%。     

往复泵装置水力特性的仿真研究

为了得到安装空气室后工作缸的压力特性和管道的流量特性,根据往复泵非定常流动特点和空气室调节流量原理,建立了泵装置水力特性的仿真数学模型,用数值逼近法求二阶非线性方程组中压力解,提出了迭代计算中的收敛方法并利用计算机进行仿真实验.结果表明,泵启动后一段时间内,排液过程压力和流量曲线会呈现波动性,先突然升高至最大值,然后逐渐衰减并稳定在平均值,波动周期大于2π,吸液过程压力有可能先降低至最低值然后回升,波动幅值取决于泵转速n和空气室气体初始容积Vk0.压力和流量特性除有波动性外,还具有脉动性,其周期≤2π,由工作缸数决定,幅值大小也取决于n和Vk0.     

压缩机喘振控制方法

1压缩机的陆扳机理及危害喘振是透平压缩机械的一种固有特性,是使压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态,形成喘振的原因是很复杂的。当压缩机发生喘振时,压缩气流出现周期性振荡,这不仅使压缩机的性能显著变化,压力流量产生大幅度脉动,而且大大地加剧机组的振动。喘振使压缩机的转子承受交变应力,严重时使转子叶片与走子元件相碰,引起转子密封和轴承损坏,压缩气体外泄,引起爆炸等事故。因此严禁压缩机在喘振工况下工作。为了防止发生喘振,必须设置必要的防险振自控系统。2瑞振控制器的原理及设计在压缩机出人口之间安装一个带有…     

采用关联模型的离心压缩机喘振工况数值研究

为了研究管网系统特性对离心式压缩机喘振的影响,建立了包含温度项的关联模型,将管网效应耦合到压缩机出口的边界条件中,实现了压缩机系统从稳定工况到喘振工况的数值模拟。对一离心压缩机流道和无叶扩压器流场进行了非定常数值模拟,结合关联模型得到喘振时压缩机出口处压力及质量流量脉动随时间的变化情况,分析了管网容量、管网出口流量等管网参数对压缩机系统喘振的影响。模拟结果显示:所建模型能捕捉到喘振工况下压缩机出口的参数变化特征;随着管网容量的增大或管网出口质量流量的减小,压缩机出口流量、总压波动幅值增大,工况向喘振振荡特性转变;管网容量对失速频率影响较大,而管网出口流量的变化对压缩机的失速频率影响较小。该研究对进一步分析压缩机管网系统相互影响和喘振预测具有参考价值。     

全相位时移相位差频谱校正法

为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法．此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相位差值即可获得精确的频率估计．同时阐述了传统相位差法向全相位时移相位差法的衍生关系．由于全相位FFT具有良好的抑制频谱泄漏特性,因而该法的频率和相位估计精度非常高,无噪时频率误差处于10^12分辨率级,相位误差可达10^-9度．     

定-转子反应器在水脱氧工艺中的应用研究

在定-转子反应器中采用N₂-水脱氧、CO₂-水脱氧两个体系脱除水中的溶氧，考察了转子转速、液体体积流量以及气体体积流量对脱氧率和传质系数的影响，并对比了两个水脱氧体系的脱氧效果。实验结果表明：脱氧率随转子转速和气体体积流量的增加而升高，随液体体积流量的增加而降低；传质系数随着转子转速、液体体积流量、气体体积流量的增加而增加；此外，N₂-水脱氧体系的脱氧效果要优于CO₂-水脱氧体系。     

极高环境温度下的两级空调系统研究

针对极高环境温度下单级空调制冷系统运行中存在着的诸如压缩机的压缩比大，换热器热负荷大，性能系数小以及经济性差问题，采用一级节流中间不完全冷却和一组节流中间完全冷却的两级制冷系统对单级制冷系统进行改进，使压缩机制气温度降低了10℃（一级节流中间不完全冷 却）或20℃（一级节流中间完全冷却），符合排气温度的要求，同时性能系数提高了15％，因而使压缩机功耗降低，达到了提高单位工质的制冷量并使性能系数最优的目标。     

波箔箔片动压气体轴承的实验研究

为满足透平机械高速可靠运转的需求,设计了一种波箔型箔片轴承,其基本结构由柔性平箔和支承平箔的弹性波箔组成。在气体轴承-高速低温透平膨胀机实验台上对波箔箔片动压气体轴承进行了实验,实验中采用压缩空气驱动透平转子,以功率75kW的阿特拉斯螺杆压缩机作为供气源,从而获得了0.1~1.15MPa、标准工况下最高流量为600m3/h的压缩空气。将波箔厚度为0.05mm及0.07mm的2种箔片动压气体径向轴承,应用于主轴Φ25mm的标准工况下150m3/h制氧机用高速透平膨胀机,研究了箔片支承高速透平转子的振动特性及稳定性。实验结果表明:波箔弹性元件的刚度是轴承性能的重要影响因素之一,0.05mm波箔刚度小,柔性变形裕度较大,可以抑制转子不稳定涡动,透平膨胀机转子最高转速达93 366r/min;0.07mm波箔刚度较大,柔性变形裕度相对较小,当最高转速达到93 161r/min时转子出现涡动。2种波箔厚度的轴承最高转速达到9.3万r/min时转子的最大振幅均小于20μm,波箔轴承表现出了良好的刚度和阻尼特性,可有效抑制Φ25mm的高速透平膨胀机转子的涡动。     

液压支架用大流量安全阀的气体弹簧特性分析

本文简要介绍了大量安全阀的结构、用途与工作原理，详细推导了大流量安全阀气体弹簧的力学特性表达式，为大流量安全阀的特性分析与设计提供了依据。