高次曲线组合型线涡旋盘性能研究

涡旋压缩机常见的高次曲线组合型线有圆渐开线-高次曲线-圆弧(IHC)型线和圆渐开线-高次曲线-圆渐开线(IHI)型线。为了定量比较这两种常见高次曲线组合型线涡旋盘的性能,确认组合型线相比单一型线的优势,建立等圆渐开线型线涡旋盘模型、IHC型线涡旋盘模型和IHI型线涡旋盘模型,在相同尺寸和相同压缩比的情况下计算三种涡旋盘的吸气和排气容积、压缩比、气体力。研究结果表明:尺寸相同的情况下,IHC型线涡旋盘吸气容积、排气容积、压缩比比IHI型线涡旋盘依次大14.42%、9.28%、5.57%,且比圆渐开线型线涡旋盘依次大45.98%、27.46%、17.42%;压缩比相同的情况下,IHC型线涡旋盘的受力最小,型线圈数比圆渐开线型线涡旋盘少1.14圈,比IHI型线涡旋盘少0.4圈。通过对比研究,确认IHC型线更适合用做涡旋盘型线,为涡旋压缩机的设计提供了理论支持。

一种新型变壁厚涡旋型线的构建理论

在深入研究涡旋压缩机型线构造方式的基础上,提出了一种利用Frenet活动标架构建涡旋型线的新方法,利用该方法构建了一种新型的变壁厚涡旋型线,并建立了该型线的基本几何理论,详细推导了工作腔容积。在此基础上引入了压缩比、面积利用系数、轴向气体力和切向气体力4个性能指标,对其性能进行评估。结果表明:在相同几何参数条件下,与传统的变壁厚涡旋型线相比,新型变壁厚涡旋型线的各项性能均较优,不但压缩比和面积利用系数分别提高了7.15%和4.84%,而且所受的轴向气体力和切向气体力也明显较小。可见,采用新型的变壁厚涡旋型线有助于进一步提高涡旋压缩机的性能。