【技術(shù)應(yīng)用】雙螺桿壓縮機(jī)背景知識(shí)及CFD應(yīng)用

2017-04-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

螺桿壓縮機(jī)概述
雙螺桿壓縮機(jī)
一般由一對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、機(jī)體軸承和軸封等零部件組成
特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):可靠性高,操作維修方便,動(dòng)力平衡性好,適應(yīng)性強(qiáng),多相混輸
缺點(diǎn):造價(jià)高,不能用于高壓場(chǎng)合(不超過4.5MPa),不能制成微型
應(yīng)用領(lǐng)域
廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,螺桿壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售量的80%以上
螺桿壓縮機(jī)的分類
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所謂“無油”,指的是氣體在被壓縮過程中,完全不與油接觸,即壓縮機(jī)的壓縮腔或轉(zhuǎn)子之間沒有油潤(rùn)滑。但壓縮機(jī)中的軸承、齒輪等零部件,仍是用普通潤(rùn)滑方式進(jìn)行潤(rùn)滑的,只是在這些潤(rùn)滑部位和壓縮腔之間,采取了有效的隔離軸封。
在噴油螺桿壓縮機(jī)中,大量的潤(rùn)滑油被噴人所壓縮的氣體介質(zhì)中,起著潤(rùn)滑、密封、冷卻和降低噪聲的作用。噴油機(jī)器中不設(shè)同步齒輪,一對(duì)轉(zhuǎn)子就象一對(duì)齒輪一樣,由陽(yáng)轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所以,噴油機(jī)器的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。
螺桿壓縮機(jī)工作原理
1
進(jìn)氣過程
齒間基元容積隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)逐步擴(kuò)大,并和進(jìn)氣口連通,當(dāng)旋轉(zhuǎn)到一定角度后,齒間基圓容積超過進(jìn)氣口位置后,與近期孔口斷開,進(jìn)氣結(jié)束。
2
壓縮過程
嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng),嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小,齒溝內(nèi)氣體被壓縮,壓力提高。
3
排氣過程
嚙合端面與排氣孔口相通,壓縮氣體被排出,直至排氣端口被封閉。
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螺桿壓縮機(jī)技術(shù)關(guān)注點(diǎn)
1. 轉(zhuǎn)子型線及齒形的研究
2. 噴油過程對(duì)壓縮機(jī)泄露、換熱和摩擦方面的影響
3. 熱力學(xué)過程的研究
4. 空化性能的研究
5. 轉(zhuǎn)子振動(dòng)與噪聲的研究
CFD技術(shù)關(guān)注點(diǎn)
1. 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子間極小的嚙合間隙
2. 需建立高質(zhì)量的初始網(wǎng)格
3. 轉(zhuǎn)子區(qū)域?yàn)榇笞冃螀^(qū)域需要設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格
4. 需同時(shí)考慮流體動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)甚至于空化
5. 需要考慮流致振動(dòng)
6. 噴油過程需要考慮氣液兩相
SCORG&PumpLinx解決方案
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SCORG軟件技術(shù)特征
1
幾何模型分析
· 型線編輯
· 進(jìn)出流設(shè)計(jì)道及吸入排出面積隨旋轉(zhuǎn)角變化特性分析
· 工作腔二維面積和三維容積隨旋轉(zhuǎn)角度變化分析
2
熱力學(xué)模型計(jì)算
· 準(zhǔn)一維公式
· 氣體壓力,溫度預(yù)測(cè)
· 泄露、效率、功率等參數(shù)特性預(yù)測(cè)
· CFD邊界條件設(shè)置
3
螺桿機(jī)械的3D網(wǎng)格生成
· 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格變形
· 進(jìn)出端口網(wǎng)格生成
· 可以與PumpLinx無縫集成
PumpLinx解決優(yōu)勢(shì)
1
雙螺桿泵/壓縮機(jī)模板
· 設(shè)置轉(zhuǎn)子區(qū)域動(dòng)網(wǎng)格
· 計(jì)算模型參數(shù)
· 設(shè)置邊界條件
· 合理的后處理輸出
2
可壓縮、換熱
· 預(yù)測(cè)壓力、流量、效率等
· 預(yù)測(cè)熱力學(xué)性能
3
請(qǐng)輸入標(biāo)題
· 頻譜圖幫助分析振動(dòng)和噪聲
· 動(dòng)畫、跡線、云圖、速度矢量
總結(jié)
SCORG可自動(dòng)生成雙螺桿區(qū)域的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,可考慮微米級(jí)別的嚙合間隙,與PumpLinx無縫集成。
PumpLinx可自動(dòng)設(shè)置雙螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子區(qū)域的動(dòng)網(wǎng)格,降低動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置難度。
PumpLinx求解器穩(wěn)定、快速,收斂穩(wěn)定佳。
計(jì)算結(jié)果可輸出至結(jié)構(gòu)或噪聲軟件進(jìn)行進(jìn)一步的耦合分析。
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PumpLinx VOF技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
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· 嚴(yán)格遵守質(zhì)量守恒
· 不可壓縮項(xiàng)體積守恒
· 可考慮任意項(xiàng)的可壓/不可壓特性
· 可選擇隱式和顯示時(shí)間格式
· 高分辨率的交互面捕捉方法
· 表面張力模型
· 壁面接觸模型
· 適用與有明顯氣液邊界的兩相流問題(齒輪箱潤(rùn)滑、液環(huán)泵、攪拌器、潰壩、泵的自吸……)
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