基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中,针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制,并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,分析平面曲线的啮合理论,研究共轭啮合型线的解析包络原理。对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究,建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件,推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线,动静涡旋型线特征几何中心距为r。根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则,给出具体算例,得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形。基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会,拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路。

基于多目标遗传算法的涡旋型线形状优化

在涡旋型线形状优化设计中,分析了单目标优化设计的不合理性。提出了基于多性能因素的Whewell方程形式的通用曲线类型线函数表征形式。建立了多目标形状优化设计的数学模型。应用了基于共享小生境技术的非劣优选遗传算法。给出了涡旋型线形状的多目标优化设计实例分析。

基于泛函的制冷涡旋压缩机变壁厚涡旋型线理论及形状优化

针对涡旋型线形状在整机设计中的重要性,提出了基于泛函理论的变壁厚涡旋型线设计理论及其优化设计方法,分析了涡旋体壁厚、动涡旋盘的最大外径、涡旋压缩机的轴向间隙、涡旋型线节距、涡旋体高度、公转半径等约束限制范围,建立了变壁厚涡旋型线优化数学模型,给出了变壁厚通用涡旋型线形状优化实例,通过与传统涡旋型线相比,得出了能满足性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线。

通用涡旋型线理论研究与深入分析

涡旋压缩机型线设计研究中,对于任意简单平滑规则曲线至少二阶连续可导,此处型线采用极角、瞬时曲率中心和曲率半径来表征更为简单,基于此建立了涡旋型线啮合理论。针对通用涡旋型线设计存在的问题,深入研究了涡旋型线啮合理论、共轭型线节线、通用控制方程、通用方程和行程容积、内容积比、型线长度与曲率半径等关键几何公式。总结了通用涡旋型线,涡旋型线节线方程和通用型线控制方程等理论,分析了现有通用型线的一些缺陷及其通用型线控制方程理论的片面性。提出了基于泛函理论的通用涡旋型线统一数学模型理论,利用泛函理论,建立能表征任意几何形状且能集成现有各种涡旋型线数学模型的可取曲线类涡旋型线广义泛函方程, 进而可研究涡旋型线广义泛函的光滑性、一次变分二次变分及高次变分等解析特性,并利用变分法理论分析其泛函极值条件。为在不同阶空间利用泛函理论研究涡旋型线提供了机会,为通用涡旋型线研究拓宽了思路。

代数阿基米德螺旋涡旋型线的研究

利用微分几何共轭曲面和法向等距曲线理论,证明了代数阿基米德螺旋线作为涡旋压缩机型线的可行性,并分析讨论了代数阿基米德螺旋型线的基本特点,为变截面涡旋压缩机的设计提供了一种新的方法,同时表明代数阿基米德螺旋型线的结构及受力均优于圆的渐开线,有较好的应用前景.

通用涡旋型线压缩机关键部件及整机性能力学分析

取泛函通用涡旋型线的特殊涡旋型线对其研究涡旋压缩机的整机性能。以此型线为基础,对影响整机性能的关键部件动、静涡旋盘的高度、主轴转角、基圆渐开角、基圆半径参数进行气体力分析。利用Matlab的遗传算法工具分析动、静涡盘上的轴向气体力、径向气体力、切向气体力、倾覆力矩和自转力矩与参数的关系,获得了参数值的约束范围,得到4个基本参数与力总体上呈现线性关系结论。并用实例计算验证了约束范围的有效性,优化后比优化前压缩比提高4.6%,体积利用率提高2.35%。从而达到避免参数选取的盲目性,提高涡旋压缩机整机性能的目的。

基于泛函的通用涡旋型线几何理论研究

在涡旋型线设计研究中,针对单一型线的限制性,提出以泛函理论为基础的新型涡旋型线设计思路,分析了平面曲线的啮合理论,对共轭啮合涡旋型线的解析包络原理进行了研究,得到了通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,利用Taylor级数思想,得出通用涡旋型线的新形式,就涡旋型线的压缩行程容积、型线方程、曲率(半径)以及型线长度等基本几何性质,在笛卡尔坐标系下做了较详尽的阐述和推导,得出了坐标、向量和Taylor级数等三种形式下的涡旋型线的完整几何表达形式,目前的通用型线不代表涡旋型线的全部形式,只是特殊情况下的通用型线,为研究基于泛函理论的通用涡旋机械型线设计完整理论奠定了基础。

基于泛函的通用涡旋型线形状变化规律研究

利用基于泛函的通用涡旋型线的几何理论,以涡旋型线压缩比和气体容积利用率为目标函数,得出基于泛函的通用涡旋型线收敛特性及型线形状变化规律。推得当级数项数k大于3时可得变壁厚涡旋型线,公转半径R、大盘直径D、型线圈数N与k值是影响变壁厚涡旋型线压缩性能的主要影响因素。通过建立收敛级数最佳的涡旋型线数学模型,利用基于MATLAB的遗传算法,优化得出在给定条件下的最佳目标值,并给出了最佳涡旋型线方程。

基于泛函的制冷压缩机通用涡旋型线几何理论研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,针对单一型线的限制性,提出以泛函理论为基础的新型涡旋型线设计思路,利用Taylor级数思想,得出通用涡旋型线的新形式,就涡旋型线的压缩行程容积、型线方程、曲率(半径)以及型线长度等基本几何性质,在笛卡尔坐标系下做了较详尽的阐述和推导,得出了坐标、向量和Taylor级数等三种形式下的涡旋型线的完整几何表达形式。给出算例予以说明,得到基于MATLAB的涡旋型线及其共扼型线图形。研究结果为研究基于泛函理论的通用涡旋压缩机型线设计理论奠定了基础,同时拓宽了涡旋压缩机型线设计的研究思路。

基于泛函的通用涡旋型线涡旋式滤油机真空泵三维建模及动态仿真分析

在涡旋式滤油机真空泵涡旋型线设计中,利用基于泛函的通用涡旋型线设计理论,对涡旋式滤油机真空泵运转机理进行了分析,利用工程分析软件PRO/ENGINEER建立了通用涡旋型线涡旋式真空泵零部件三维实体模型并进行了整机装配,运用PRO/ENGINEER动态仿真模块进行了涡旋式滤油机真空泵整机运动仿真,利用其放大功能,在放大几万倍的条件下,啮合点仍然保持正确接触,且在动态模拟仿真过程中运转正常,证明了通用涡旋型线理论和求解建立模型过程的正确性,为通用涡旋型线涡旋式真空泵的结构设计提供了依据,拓宽了单一涡旋型线设计理论与方法研究的思路。

涡旋型线对涡旋式压缩机性能的影响

研究了吸气压力、压力比、涡旋高度与厚度、吸气容积不变时，由圆弧、直线、正四边形渐开线构成的几种涡旋型线对涡旋式压缩机的几何尺寸、泄漏线长度的影响。

基于向量方法的通用涡旋型线生成研究

以向量计算作为研究工具,针对单一型线设计不利于实际多性能需求的柔性化设计,利用Taylor级数思想和微分几何理论推导出基于泛函的通用涡旋型线方程。通过平面曲线啮合理论和泛函通用型线方程,得出型线向量在其啮合点处的法线和切线方向分解后的向量大小的关系,并证明其沿啮合点法线方向分解的向量大小可以用泛函通用型线方程表示。这种向量表示方法在型线生成时省去求积分的繁琐,有助于系数变化时生成的型线特性的研究。用向量计算的方式推导出涡旋型线啮合条件,便于在MATLAB上生成涡旋型线及共轭型线,因为向量矩阵的表示在运算中更符合MATLAB的计算规则,加快了运算速度,有助于通用涡旋型线的研究设计。

涡旋压缩机通用涡旋型线控制方程的必要性研究

在通用涡旋型线及其共轭型线研究中,利用平面曲线切向角为参数的曲率半径固有方程及其曲线微分关系得出基于泛函的通用涡旋型线方程,研究了涡旋型线节线及其控制方程,通过涡旋型线控制方程推导得到动静涡旋盘共轭涡旋型线。通过实例推导出动静涡旋盘涡旋型线的共轭型线,研究得出涡旋型线控制方程是生成涡旋压缩机涡旋型线的必要条件而非充分条件,并证明了通用涡旋型线控制方程的必要性。

涡旋型线几何理论及耦合机理研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,提出了涡旋型线的暂渐开与暂啮合理论,阐述了暂渐开中心、暂渐开区域、暂渐开角、暂啮合区域及暂啮合角等几何概念,研究了多种涡旋型线的特征几何特性和暂啮合区域所对应的暂啮合角之间的耦合机理,借以作为涡旋压缩机型线性能优劣及加工难易的判定理论。研究结果表明:正奇多边形渐开线型线的暂啮合角等于其特征几何外角的一半;正偶多边形渐开线涡旋型线的暂啮合角恰好等于其特征几何外角;随着多边形边数的增加,暂啮合区域所对应的暂啮合角从180°逐步减小,当特征几何边数趋于无穷多边形时,涡旋型线的暂啮合区域所对应的暂啮合角将趋近于0。通过涡旋型线几何特性和耦合机理的研究,证明了无穷多边形渐开线所构成的涡旋型线压缩机振动最小,运行最平稳,能效比最高。提出的涡旋型线耦合机理,为涡旋压缩机型线的研究拓宽了思路。

采用渐开线的涡旋型线理论研究

分析了正多角形渐开线的几何特性，指出角数为偶数的正多角形渐开线可以用作涡旋型线；并就涡旋型线的几何参数，涡旋转子受气体作用力等进行了较详细的分析推导。

基于多学科设计优化的通用涡旋型线形状优化

针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73%和22.79%.

三段基圆渐开线涡旋型线的多目标遗传算法优化

对于三段渐开线组成的涡旋型线性能进行研究,建立以涡旋盘的行程容积和面积利用系数为目标函数的数学模型,利用MATLAB遗传算法工具箱对该目标函数进行优化;将优化结果与优化前进行比较,结果表明优化后的目标函数值明显大于优化前的目标函数值;同时将优化结果与其它类型涡旋型线进行对比,得出三段基圆渐开线组合涡旋型线的行程容积和面积利用系数最大。

基于泛函的涡旋型线典型型线研究

针对涡旋压缩机涡旋型线设计研究中单一型线形状设计的不合理性,推导了笛卡尔坐标表达和弧函数表达方法的变换关系,研究了平面曲线的曲率半径固有方程表达方法;针对可取函数类广义泛函集成涡旋型线方程系数的四种典型变化趋势(主要包括系数规律性变化和无规律性变化)来选取系数,对四类典型型线的渐开啮合特性进行了详细推导并得出其涡旋型线图形,说明了四类典型弧函数涡旋型线均具有渐开啮合性,均能构成涡旋型线。研究结果为广义泛函集成涡旋型线的工业应用奠定了理论基础,拓宽了涡旋型线的设计思路。

涡旋压缩机通用涡旋型线泛函集成研究

研究了平面曲线固有弧微分方程理论,利用切向角和曲率半径的固有弧微分方程形式和广义泛函理论,推导出了弧微分方程和笛卡尔坐标之间的变换方法,提出了涡旋型线的渐开特性条件。根据Taylor级数对等思想,建立了涡旋型线的广义泛函集成型线的统一形式,发展并完善了现有涡旋型线通用方程理论,并具体分析推导了4种典型的涡旋型线。突破了涡旋型线数学模型固有特性的限制,提出的表征涡旋型线本质特征的根本因素——涡旋型线的形函数统一形式,为涡旋压缩机型线的设计理论与方法研究拓宽了思路。

涡旋型线对排气口侵入及排气流速的分析计算

首次详细分析并介绍了涡旋式压缩机的涡旋型线对排气孔口的侵入现象，分析了引起排气孔口处气流速度变化的原因，并进行了侵入面积及气体流动速度的计算．