热-力耦合作用下变截面动涡旋齿变形的研究

为了研究变截面涡旋齿的应力和应变,文章从涡旋型线方程入手,生成涡旋齿三维模型,建立气体载荷计算模型,采用试验方法测量涡旋盘各个位置的温度值,最后利用有限元软件分析,在气体载荷单独作用下和气体载荷与温度载荷耦合情况下涡旋齿的变形规律。结果表明:变截面涡旋齿在气体载荷和温度载荷作用下变形量很小,最大变形量仅为0.756μm,这位变截面涡旋齿的进一步应用提供理论支持。

非线性温度作用下涡旋机涡旋盘多载荷耦合分析

在涡旋压缩机整个工作过程中,因动、静涡旋盘工作环境及受力较为复杂,容易使动涡旋齿产生变形,导致径向间隙密封性能变差,轴向间隙增加,影响涡旋压缩机的工作效率及可靠性。为此,基于有限元理论,采用施加多种载荷的方法,模拟了涡旋压缩机动涡旋盘真实的受力情况,得到了其应力应变的分布规律。首先,通过改进涡旋盘温度载荷的求解方式,计算了涡旋齿壁面流体域的平均温度函数,建立了涡旋齿固体域稳态温度分布模型;然后,对涡旋齿分别施加了温度载荷、气体压力载荷、惯性力载荷、温度-气体压力载荷及多载荷耦合;最后,分析了不同载荷作用下涡旋压缩机动涡旋盘的应力应变分布规律。研究结果表明:温度-气体压力载荷作用时,径向变形规律与气体压力载荷作用时相似,轴向变形规律与温度载荷作用时相似;多载荷耦合作用时,涡旋齿最大变形及应力受惯性力影响较大,且与温度-气体压力载荷作用时相比,涡旋齿最大变形量及应力值的增幅分别为7.97μm与52.5 MPa;不同工作腔内,涡旋齿内侧壁面变形量大于外侧壁面变形量,最大差值为1.11μm;不同工作腔间,内外侧壁面变形量幅值随着气体压缩过程而逐渐降低。