基于数值计算方法的双螺杆真空泵气体输运过程研究

基于双螺杆真空泵气体输运的特点,将泵腔内级间的泄漏通道简化为不同类型的真空管路,采用相邻级间的平均压强确定不同压强下级间泄漏气体的流态,计算得到级间泄漏的质量流量。根据质量守恒定律,建立了双螺杆真空泵气体输运过程的数学模型。以渐开线型端面的等螺距螺杆真空泵为研究对象,计算分析了泵从大气压到极限真空的整个抽气过程。对不同入口压强下的级间泄漏量与抽速进行了研究,研究表明:不同的泄漏通道对级间泄漏的影响有所不同。在排气端,齿顶圆与泵腔内壁之间的泄漏通道对级间泄漏的影响较大;在吸气端,两转子齿顶齿根面之间、斜齿面之间以及凹齿面之间这三种泄漏通道对级间泄漏的影响较大。     

双螺杆真空泵封闭容积间压力和泄漏特性研究

研究了双螺杆泵转子封闭容积间泄漏过程,推导出双螺杆泵在达到极限真空时平均泄漏量、内部平均压力的计算方程。计算结果表明:螺杆上不同封闭容积之间的泄漏量和压力相差很大。随着转子周边各间隙的减小,吸气端的泄漏量和压力迅速减小,排气端则相对平缓;螺杆各封闭容积间,通过圆周间隙的泄漏量与通过径向间隙、齿侧间隙泄漏量之和的差值随着转子各间隙的减小而减小。当转子间间隙小于一定值时,通过径向间隙和齿侧间隙的泄漏量会大于通过圆周间隙的泄漏量。     

齿顶间隙对平衡式双螺杆压缩机声场特性影响研究

为了研究齿顶间隙变化对平衡式双螺杆压缩机内部声场的影响,在对网格进行高精度划分的前提下,运用CFX软件建立3种不同尺寸齿顶间隙的平衡式双螺杆压缩机内流场模型,将其导入Actran软件中进行数值模拟,开展齿顶间隙尺寸变化对声场分布和不同频率条件下对声场影响规律的研究。得到如下研究结论:齿顶间隙为0.1 mm时平衡式双螺杆压缩机产生的噪声最小;不同齿顶间隙工况下转子区域局域最大噪声均发生在基频处;在不同齿顶间隙工况下转子区域噪声的基频分别处于以500 Hz、800 Hz为中心频率的1/3倍频程频带附近。研究内容和方法可为平衡式双螺杆压缩机的设计与降噪研究提供重要基础。     

螺杆真空泵返流特性的研究

以单头等螺距内凹转子双螺杆真空泵为研究对象,对螺杆真空泵工作时转子与泵腔、转子与转子之间气体的流动状态进行研究,将周向返流简化为两平面平板之间库埃特流动与泊肃叶流动,径向和齿侧返流简化为薄壁孔流动,建立了螺杆真空泵转子周向、径向和齿侧返流量计算的理论数学模型。计算分析了不同间隙值以及螺杆转子参数对螺杆真空泵返流量的影响,得到螺杆真空泵返流量随着螺杆渐开线基圆半径、大径、小径、和导程变化的规律。研究结果表明:周向间隙的增加使得返流量显著增加;在理论抽速给定的条件下,小径大径比为0.63时,返流量最小。     

双螺杆真空泵新型椭圆弧修正正弦螺旋线螺杆转子设计与模拟北大核心CSCD

螺杆转子的几何性能直接决定双螺杆真空泵的工作性能。针对现有的螺杆转子存在空间接触线长,泄漏三角形面积大的问题,建立正弦螺旋线和椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,设计了一种新型正弦螺旋线-椭圆弧转子,并推导了其型线方程;通过对螺杆转子几何特性的分析和工作过程的数值模拟,比较了传统螺杆转子和新型转子的不同。结果表明:所提出的新型转子接触线长度缩短了2.54%,泄漏三角形面积减小了27.77%,且齿顶泄漏深度明显小于现有转子,具有更好的密封性能,显著提高了双螺杆真空泵的工作性能,对于改善双螺杆真空泵泄漏具有重要的理论意义和实际工程价值。     

小间隙直通迷宫密封流场与泄漏特性数值模拟

采用RNGκ—ε模型对小间隙(<0.1 mm)直通迷宫密封可压缩定常湍流场进行数值模拟,得到通道内的速度、温度等流场典型分布。通过改变密封间隙、齿深等,得出通道内最大马赫数及泄漏曲线趋势图。结果表明小间隙时直通迷宫密封内存在齿尖节流、空腔膨胀及射流偏转、复热等主要特征,而小间隙下增加齿深会降低泄漏量。     

无油涡旋压缩机涡旋齿齿顶密封结构的研究

本文对无油涡旋压缩机涡旋齿齿顶密封结构进行优化,提出一种新型径向组合密封结构,利用几何和工程流体力学的方法,推导出基圆渐开线无油涡旋压缩机齿顶光滑间隙密封、齿顶迷宫密封、齿顶组合密封泄漏量的算法,建立了无油涡旋压缩机相邻压缩腔实验台,分别测量了3种密封结构在相同压差条件下的气体泄漏量,并研究了无油涡旋压缩机动涡旋盘转速对泄漏量的影响。对比实验与理论计算结果可得：理论计算结果与实验结果基本相近,光滑密封与迷宫密封泄漏量随压差的增大而增大,而组合密封泄漏量与压差成反比,但密封条磨损量增加。迷宫密封泄漏量实测值约为光滑密封实测值的80%,组合密封泄漏量实测值约为光滑密封实测值的63%,且3种密封结构的径向泄漏量随动涡旋盘转速的提高而降低,当动涡旋盘转速超过4 000 m/s时趋于平稳。     

深冷文献消息(国内部分)

<正>930401气体通过小间隙泄漏量的计算模型袁秀玲等《流体工程》1993 №3 17~20建立了计算小间隙内气体泄漏量的数学模型,模型中同时考虑了惯性力和粘性力的影响。泄漏量的理论值与实验值吻合良好。930402国内外冷却塔风机综述     

螺杆真空泵内气体热力过程的解析计算与实验研究

本文提出了一个描述螺杆真空泵内气体级间返流泄漏量沿程分布的简化模型,基于此模型对螺杆真空泵内的气体热力过程进行深度分析,解析计算了抽气过程的吸气、压缩、输运、反冲和排气各阶段气体热力学参数随时间的变化关系。同时,组建了专门的实验测试台,并制作了采用三段式螺杆转子、泵腔侧壁带有5个压力测试孔的专用测试样泵;通过实际测试极限真空状态下的螺杆泵内沿程气体压力,间接验证了返流泄漏模型和热力学计算的正确性。     

空调用滚动转子式压缩机内制冷剂泄漏的研究

滚动转子式压缩机内制冷剂泄漏，主要是以溶于润滑油的形式来进行的，通过润滑油流动模型来模拟计算制冷剂的泄漏量。计算结果表明：径向间隙的泄漏量最大，其次是转子通向吸气腔的轴向端面间隙的泄漏量。通过变间隙的性能试验来间接验证泄漏对滚动转子式压缩机的影响。因此合理地设计泄漏间隙值，可以有效地降低滚动转子式压缩机的泄漏损失。     

滤油机涡旋真空泵泄漏损耗及密封研究

在真空滤油机研发过程中,对其真空获得设备前置涡旋真空泵的研究是一个重要的方面。涡旋真空泵在运行过程中,动、静涡旋盘之间间隙的存在导致了气体泄漏损耗,该因素会影响涡旋真空泵的极限真空度及其工作性能。分析了涡旋真空泵的径向泄漏及切向泄漏,计算了泄漏消耗的功率,说明了密封条原理和特点,提出了径向间隙和轴向间隙的密封措施,对提高涡旋真空泵抽速、改善其机构性能方面具有重要理论意义和工程实用价值,涡旋真空泵将在油处理行业得到进一步推广应用。     

偏心率和转速对迷宫密封力和动力学参数影响分析研究

通过数值方法和商用CFD(计算流体动力学)软件对密封-转子系统进行建模和求解,研究了5种偏心率和5种转速下的计算机求解时间、流场压力分布、密封力的变化情况,并对泄漏量影响分析和迷宫密封动力学参数影响进行分析研究。研究结果表明:该方法能较好地模拟计算迷宫密封泄漏量和动力学参数,得到腔室压力随着偏心率增大而增大,密封切向力随着偏心率、转速的增大而增大,密封径向力随着偏心率、转速的增大而负向增大;通过密封长度、密封间隙、密封压差对泄漏量影响计算,三者变化率分别为6.62%,65.21%和69.97%,表明密封间隙和压差变化是影响泄漏量变化的重要影响因素;通过密封压差和密封长度对动力学参数影响分析,得出增大密封压差和密封长度不利于系统稳定、增大密封间隙会使得系统趋于稳定。     

变距螺杆真空泵轴功率影响因素研究

建立了变距螺杆真空泵吸气、排气、压缩和返流过程分参量功率计算模型和所需轴功率计算模型,采用瞬时稳态流场数值模拟方法进行变距螺杆真空泵转子几何参数、周向间隙、转速和泵入口压力等参量对功率的影响分析,并与所建模型的计算结果进行了对比。结果表明,在所研究的样品参数设计范围内,转子齿顶圆、齿根圆直径从大到小同步改变,导程同时由短变长的过程中,所需轴功率存在最大值;转子与泵腔间的周向间隙越大,转速越高,所需轴功率均越大;在500～1000 Pa的入口压力范围内,轴功率随入口压力的增加而增大。抽样实验证明,实验数据、理论数据和仿真结果的趋势一致,表明所建立的功率计算模型和模拟计算方法是可行的。     

迷宫密封结构对泄漏量和轴系临界转速影响分析研究

通过数值方法对转子-轴承-密封系统动力学模型求解,对3种密封间隙、8种密封直径、8种压差、8种入口损失率和21种密封长度对泄漏量和临界转速的影响进行研究;通过密封结构对轴系临界转速影响规律进行研究,对比分析了有、无密封力作用下转子-轴承-密封系统对临界转速影响。研究结果表明：通过与DYNLAB程序、TASCFlow程序的结果对比分析,该数学模型能较好的模拟计算泄漏量和转子系统临界转速;通过泄漏量影响规律研究,得出泄漏量随着密封间隙、密封直径和密封长度得增大而增大,泄漏量随压差和入口损失率的增大而减小。通过对临界转速影响规律研究,得到考虑密封会提高临界转速,密封长度的变化对临界转速的影响最大、密封间隙的变化对临界转速影响最小。     

双螺杆真空泵工作过程中容积及气体状态变化分析

以常见单头等螺距凹齿双螺杆真空泵的齿间容积变化为基础,对工作过程中气体状态的变化进行了总结,对螺杆真空泵的排气口的设计给出了一种方法。建立了一种基于热力学原理的数学模型,对其中的压缩过程进行了计算,并做了验算。本文可为研究螺杆真空泵转子及排气口的设计提供借鉴,为螺杆真空泵工作过程的热力学计算提供参考。     

等螺距螺杆转子车削工艺研究北大核心CSCD

螺杆转子是螺杆真空泵的核心部件。本文提出了一种采用普通数控车床加工等螺距螺杆转子的工艺及间隙设计方法。使用两把普通车刀对螺杆进行加工,根据进给量计算螺杆转子轴截面刀位点坐标值,通过二次车削分别加工螺杆螺旋槽凹、凸两面;采用ANSYS进行螺杆转子热变形有限元分析,得到最大变形量,据此分别进行齿顶圆轴向斜切、凹面切削以满足间隙要求;使用数控车宏程序进行编程,并以刀位点坐标作为变量以简化程序。本研究具有通用性,对不同的转子型线均可使用相同的设计及加工方案。     

等螺距螺杆转子车削工艺研究

螺杆转子是螺杆真空泵的核心部件。本文提出了一种采用普通数控车床加工等螺距螺杆转子的工艺及间隙设计方法。使用两把普通车刀对螺杆进行加工,根据进给量计算螺杆转子轴截面刀位点坐标值,通过二次车削分别加工螺杆螺旋槽凹、凸两面;采用ANSYS进行螺杆转子热变形有限元分析,得到最大变形量,据此分别进行齿顶圆轴向斜切、凹面切削以满足间隙要求;使用数控车宏程序进行编程,并以刀位点坐标作为变量以简化程序。本研究具有通用性,对不同的转子型线均可使用相同的设计及加工方案。     

严格密封型螺杆真空泵转子型线研究

结合现有干式螺杆真空泵螺杆转子型线的特点,提出了一种严格密封的单头螺杆转子端面新型线,其端面型线依次由齿顶圆、齿顶圆弧过渡曲线、渐开线、齿根圆过渡曲线、齿根圆、长幅外摆线顺序相接组成;采用该型线螺杆转子的主要特征是:两段圆弧、两段过渡曲线和渐开线相切过渡,严格密封且没有滞留区,不会形成泄露三角,从而提高泵的抽速和极限真空度。文中通过啮合理论给出了端面型线推导过程和曲线参数方程,可供设计人员参考借鉴;从实际应用角度出发,采用螺旋面等距面法设计啮合间隙均匀的成对螺杆,从而得到带啮合间隙的端面型线。     

基于双模齿轮的大排量齿轮泵的流场可视化仿真研究

 研究双模组合齿形齿轮泵的流量、压力特性.通过将不同模数的齿轮叠加组合,设计双模数齿形的主、从动齿轮,以增加齿轮啮合过程中的容积变化量,提高齿轮泵的排量,利用Fluent 对齿轮泵内液压流场进行了仿真,得出齿轮泵在启动和稳定工作状态下流场压力分布云图、速度分布云图和速度矢量图,并据此分析了齿轮泵流场的流态.结果表明:同体积下双模齿轮泵的输出流量是普通齿轮泵的16～33倍,该齿轮泵中大齿将流场分成不同压力区,且大齿两侧流体压力差较大,齿顶间隙处液体流动速度较大,说明齿轮泵径向泄漏较为严重,在泵的入口处存在涡流现象,会产生压力冲击,影响齿面的使用寿命．     

间隙非线性圆柱齿轮分流传动系统动力学与均载特性分析

基于集中参数,建立了双输入圆柱齿轮分流传动系统的弯扭耦合动力学模型,模型中考虑了各齿轮副间的齿侧间隙、时变啮合刚度、啮合阻尼等因素。采用四阶龙格-库塔法,求解系统动力学方程,获得了系统的动力学均载系数。分析了齿侧间隙对均载系数的影响,获得了齿侧间隙对分流级、并车级均载系数的变化规律。研究结果表明:分流级均载系数随分流级单分支齿侧间隙增加而增大,随分流级双分支齿侧间隙增加而减小;分流级单分支、双分支齿侧间隙对并车级均载系数影响较小;并车级均载随并车级单分支齿侧间隙增加而增大,随并车级双分支齿侧间隙增加而减小;并车级单分支、双分支齿侧间隙对分流级均载系数影响较小;动载系数随双分支齿侧间隙的增加而增大。