【摘要】：泄漏是影響壓縮機容積效率的主要因素,壓縮機主要通過潤滑油膜阻止氣態(tài)工質(zhì)的泄漏,在壓縮機四個主要泄漏通道中,徑向間隙泄漏最為突出,其泄漏量占比最大。因此,探明壓縮機徑向間隙泄漏特性,對提高壓縮機工作性能有積極的現(xiàn)實意義。目前針對徑向間隙泄漏特性研究的方法主要有兩種:在動壓條件下,只考慮氣態(tài)工質(zhì)泄漏的單相流;在靜壓條件下,將潤滑油膜大小視為定值的氣-液兩相流。但是,隨著壓縮機的運轉(zhuǎn),腔體壓力及徑向間隙處油膜大小在不斷變化,因此,上述研究方法與壓縮機徑向泄漏通道的實際工況還有一定的差距。本文以全封閉單級立式滾動活塞壓縮機為研究對象,采用UDF技術(shù)建立徑向間隙模型動網(wǎng)格,在動壓差下對氣-液兩相流進行了 CFD仿真,得到了在轉(zhuǎn)速、徑向間隙、潤滑油粘度、油膜附著厚度影響下油膜密封角的變化規(guī)律及徑向間隙泄漏特性�；贑FD仿真開展了實驗,得到在轉(zhuǎn)速、徑向間隙、潤滑油粘度、油膜密封角影響下氣態(tài)工質(zhì)的泄漏特性。最后通過建立三維仿真模型得到壓縮機腔體的流場特性,本文研究內(nèi)容如下:(1)對油膜密封角進行了仿真,得到了油膜密封角的大小及變化規(guī)律,仿真結(jié)果表明:無壓差下,轉(zhuǎn)速、潤滑油附著厚度與油膜密封角呈正相關(guān),潤滑油粘度與油膜密封角呈負相關(guān);動壓差下,油膜密封角在活塞轉(zhuǎn)角約為45°時形成120°時消失,潤滑油附著厚度與油膜密封角呈正相關(guān),潤滑油粘度、徑向間隙與油膜密封角呈負相關(guān),活塞轉(zhuǎn)角為45°-60°度時,轉(zhuǎn)速與油膜密封角呈負相關(guān),活塞轉(zhuǎn)角為60°-120°度時,轉(zhuǎn)速與油膜密封角呈正相關(guān)。(2)通過油膜密封角觀測實驗,利用MATLAB對高速攝影拍攝的圖片進行處理,得到無壓差下三個因素對油膜密封角的影響,將無壓差仿真數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進行對比,結(jié)果表明:實驗數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)誤差小于20%,所采用的仿真方法是合理的。(3)對徑向間隙泄漏特性進行了仿真,得到了不同因素對泄漏量的影響仿真結(jié)果表明:在保證容積損失小于5%的情況下,轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于3000r/min,間隙不大于45μm,活塞壁面潤滑油的附著厚度不低于50μm,潤滑油粘度影響較小,可不予考慮。(4)在壓縮機本體上獲取動態(tài)壓力,利用徑向間隙等效裝置模擬壓縮機徑向間隙,觀測裝置收集、測量從等效裝置內(nèi)泄漏的氣體;通過圖像處理得到轉(zhuǎn)速、潤滑油粘度、油膜密封角、徑向間隙四個因素對徑向間隙泄漏特性的影響。結(jié)果表明.:四個因素對泄漏量的影響趨勢與仿真結(jié)果一致,當?shù)刃较蜷g隙氣體泄漏時,其泄漏速率先增大后減小。(5)基于動網(wǎng)格建立了腔體的三維仿真模型,得到了腔體流場特性,仿真結(jié)果表明:在壓縮機排氣前,潤滑油集中在徑向間隙,徑向間隙靠近吸氣腔側(cè)出現(xiàn)負壓;壓縮腔內(nèi)的流線在壓縮腔軸向的方向上基本保持一致且呈現(xiàn)螺旋狀,在排氣口位置處產(chǎn)生渦旋,建議挖消音孔或增加擋板減小影響,壓縮腔溫度分布不均勻;吸氣腔壓力小、流場穩(wěn)定、溫度分布均勻。
【圖文】：

卜滾動活塞壓縮機核心２－滾動活塞３－氣缸體４－滑片逡逑５－滑片彈簧６－偏心輪軸７－氣缸上端蓋８－氣缸下端蓋９－升程限制器逡逑圖１－１滾動活塞壓縮機主體結(jié)構(gòu)及主要組成部件逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍａｉｎ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ逡逑栜？邋？焌逡逑圖１－２滾動活塞壓縮機工作過程示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ逡逑滾動活塞壓縮機工作過程如圖１－２所示，滑片位于滾動活塞壓縮機的上部，滑片背逡逑部有凹槽且裝有彈簧，在滑片彈簧推力的作用下，滑片端部的圓弧面始終與滾動活塞的逡逑外壁面相接觸，滑片與滾動活塞將壓縮機腔體分為壓縮腔與吸氣腔。壓縮機工作時沿逆逡逑時針方向轉(zhuǎn)動，滾動活塞壓縮機的左端為吸氣管道，，吸氣管道沒有吸氣閥，直接與大氣逡逑相通，右端為排氣管道，排氣管道處有排氣閥，隨著活塞的轉(zhuǎn)動，當壓縮腔內(nèi)的氣體壓逡逑力達到排氣壓力時，排氣閥打開，高壓氣體被排出壓縮腔，在壓縮機的轉(zhuǎn)動過程中，滾逡逑２逡逑

Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍａｉｎ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ逡逑栜？邋？焌逡逑圖１－２滾動活塞壓縮機工作過程示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ逡逑滾動活塞壓縮機工作過程如圖１－２所示，滑片位于滾動活塞壓縮機的上部，滑片背逡逑部有凹槽且裝有彈簧，在滑片彈簧推力的作用下，滑片端部的圓弧面始終與滾動活塞的逡逑外壁面相接觸，滑片與滾動活塞將壓縮機腔體分為壓縮腔與吸氣腔。壓縮機工作時沿逆逡逑時針方向轉(zhuǎn)動，滾動活塞壓縮機的左端為吸氣管道，吸氣管道沒有吸氣閥，直接與大氣逡逑相通，右端為排氣管道，排氣管道處有排氣閥，隨著活塞的轉(zhuǎn)動，當壓縮腔內(nèi)的氣體壓逡逑力達到排氣壓力時，排氣閥打開，高壓氣體被排出壓縮腔，在壓縮機的轉(zhuǎn)動過程中，滾逡逑２逡逑
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH45

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本文編號：2636825