全啮合双涡旋齿涡旋压缩机齿形分析与流场模拟

与常见的单涡旋结构相比,采用双涡旋结构可以有效提高压缩机体积流量,但同时其内容积比会大幅降低。为了进一步提高双涡旋压缩机的内容积比和压缩比,提出了一种新型的全啮合双涡旋型线。给出了修正双涡旋的生成方法、几何参数间的关系以及修正后的双涡旋型线方程。计算了任意旋转角度下压缩腔容积,分析了几何参数对修正双涡旋压缩机性能的影响。并对该双涡旋压缩机进行了数值模拟和工作过程分析。结果表明:采用修正的双涡旋结构显著提高了压缩机的体积流量,减小了动涡旋与静涡旋之间的摩擦速度,减小了涡旋盘尺寸,同时也有效地将内容积比提高了33.8%。

双螺杆压缩机大内容积比锥形转子的设计与性能研究

内容积比是双螺杆压缩机的重要性能指标,为了最大限度地提高其内容积比,设计了交叉轴锥形螺杆转子,实现了双螺杆压缩机内容积比较大程度的提高。从容积变化和泄漏通道长度方面分析了双螺杆压缩机锥形螺杆转子的工作性能,并与传统等径螺杆转子进行对比。结果表明:在转子旋转轴夹角为10°~20°时,内容积比的提高幅度可达24.6%~47.5%。锥形螺杆转子对端面泄漏有较大的改善,力学性能方面有显著优点。

复合轮齿压缩机新型转子几何模型构建与数值模拟

复合轮齿压缩机是一种新型的转子压缩机,转子决定了其工作性能。针对现有转子的缺点,提出了一种销齿圆弧型轮齿转子并建立了转子的几何模型,得到了齿槽和凸齿的参数方程;分析了结构参数对压缩比和相对余隙容积的影响,研究了具体的工作过程。通过数值模拟,揭示了增压过程中的压力变化、间隙处的泄漏情况以及温度场的分布。研究结果表明:压缩比随凸齿齿数增加而减小,相对余隙容积受齿高系数影响,所提出的新型转子的相对余隙容积更小。

双螺杆真空泵变截面锥形螺杆转子的构建与几何性能研究

为提高等截面螺杆转子的内容积比,本文提出了一种新型变截面螺杆转子的构建方法,进而构建了变截面锥形螺杆转子。研究了几何参数对所提出的锥形螺杆转子性能的影响,并与传统的等截面螺杆转子进行对比。结果表明:所提出的变截面锥形螺杆转子具有更大的进气容积和更小的排气容积,提高了内容积比,同时齿厚分布更加合理,实现了气体压力升高方向与齿厚增大方向的一致性。所提出的新型变截面双螺杆真空泵具有极限真空度高、级间密封性能好和抽气速率大等优点。

R32在模拟空间的泄漏点火试验研究

建立R32泄漏点火模拟试验室。开展R32在不同泄漏速率下的自由沉降试验,发现R32在垂直高度方向上存在明显的浓度梯度,且泄漏过程中在距地面10 cm处的3个测点的R32浓度在燃烧上下限之间的时间均为6 min左右,在靠近地面位置的R32浓度接近100%;开展R32在一定速率泄漏时遇到蜡烛明火后的燃烧特性试验,发现改变R32泄漏位置、蜡烛位置和数量、点火方式等,R32均不会发生火焰蔓延现象。

爪式氢气循环泵高密封型转子及瞬态流动特性

爪式压缩机具有结构紧凑、干式无油和可靠性高等显著优点,是最具潜力的氢气循环泵泵型。传统爪式氢气循环泵转子间采用点与点的啮合方式,导致氢气在此处产生严重的泄漏,降低泵的容积效率,制约爪式氢气循环泵的发展。为减小爪式转子间的气体泄漏、提高泵的容积效率,本研究采用圆弧、高次曲线及其共轭曲线代替传统爪式转子的节圆型线,提出一种爪式转子间的新型曲折型啮合结构,进而构建一种新型高密封型齿轮爪式转子,有效解决了爪式转子间的气体泄漏问题。同时,建立新型齿轮爪式转子的几何模型,推导其截面型线方程。在工作过程中,对具有复杂几何边界的爪式氢气循环泵的内部气体的非定常流动进行数值模拟,对比分析了传统泵和新型泵工作腔内部的压力分布和瞬态流动特征;搭建了爪式氢气循环泵性能实验平台,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明,相比于传统爪式转子,在压缩和排气过程中新型齿轮爪式转子间气体泄漏速度减小了31.42%和33.09%,容积效率提高了10.92%。

透平叶轮内湿蒸汽凝结水滴流动的三维数值模拟

以水蒸汽为介质的透平膨胀机,其内部流场可能会出现湿蒸汽凝结现象,形成的水滴将进一步导致叶片损伤和机组效率降低。因此,研究透平叶轮内湿蒸汽凝结水滴的流动,对于评估叶片侵蚀损伤和气动设计,具有重要意义。本文在Euler-Lagrange两相流动模型的基础上,开发水滴示踪程序,用以捕捉三维流场中凝结水滴的运动轨迹。计算结果表明,该程序能较好地追踪水滴的运动及碰撞信息。