【技術應用】雙螺桿壓縮機背景知識及CFD應用

2017-04-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網

螺桿壓縮機概述
雙螺桿壓縮機
一般由一對陰陽轉子、機體軸承和軸封等零部件組成
特點
優(yōu)點:可靠性高,操作維修方便,動力平衡性好,適應性強,多相混輸
缺點:造價高,不能用于高壓場合(不超過4.5MPa),不能制成微型
應用領域
廣泛應用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業(yè)部門,統(tǒng)計數據表明,螺桿壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售量的80%以上
螺桿壓縮機的分類
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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,即壓縮機的壓縮腔或轉子之間沒有油潤滑。但壓縮機中的軸承、齒輪等零部件,仍是用普通潤滑方式進行潤滑的,只是在這些潤滑部位和壓縮腔之間,采取了有效的隔離軸封。
在噴油螺桿壓縮機中,大量的潤滑油被噴人所壓縮的氣體介質中,起著潤滑、密封、冷卻和降低噪聲的作用。噴油機器中不設同步齒輪,一對轉子就象一對齒輪一樣,由陽轉子直接帶動陰轉子旋轉。所以,噴油機器的結構更為簡單。
螺桿壓縮機工作原理
1
進氣過程
齒間基元容積隨轉子旋轉逐步擴大,并和進氣口連通,當旋轉到一定角度后,齒間基圓容積超過進氣口位置后,與近期孔口斷開,進氣結束。
2
壓縮過程
嚙合面逐漸向排氣端移動,嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小,齒溝內氣體被壓縮,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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螺桿壓縮機技術關注點
1. 轉子型線及齒形的研究
2. 噴油過程對壓縮機泄露、換熱和摩擦方面的影響
3. 熱力學過程的研究
4. 空化性能的研究
5. 轉子振動與噪聲的研究
CFD技術關注點
1. 陰陽轉子間極小的嚙合間隙
2. 需建立高質量的初始網格
3. 轉子區(qū)域為大變形區(qū)域需要設置動網格
4. 需同時考慮流體動力學、熱力學甚至于空化
5. 需要考慮流致振動
6. 噴油過程需要考慮氣液兩相
SCORG&PumpLinx解決方案
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SCORG軟件技術特征
1
幾何模型分析
· 型線編輯
· 進出流設計道及吸入排出面積隨旋轉角變化特性分析
· 工作腔二維面積和三維容積隨旋轉角度變化分析
2
熱力學模型計算
· 準一維公式
· 氣體壓力,溫度預測
· 泄露、效率、功率等參數特性預測
· CFD邊界條件設置
3
螺桿機械的3D網格生成
· 轉子區(qū)域網格變形
· 進出端口網格生成
· 可以與PumpLinx無縫集成
PumpLinx解決優(yōu)勢
1
雙螺桿泵/壓縮機模板
· 設置轉子區(qū)域動網格
· 計算模型參數
· 設置邊界條件
· 合理的后處理輸出
2
可壓縮、換熱
· 預測壓力、流量、效率等
· 預測熱力學性能
3
請輸入標題
· 頻譜圖幫助分析振動和噪聲
· 動畫、跡線、云圖、速度矢量
總結
SCORG可自動生成雙螺桿區(qū)域的結構網格,可考慮微米級別的嚙合間隙,與PumpLinx無縫集成。
PumpLinx可自動設置雙螺桿壓縮機轉子區(qū)域的動網格,降低動網格設置難度。
PumpLinx求解器穩(wěn)定、快速,收斂穩(wěn)定佳。
計算結果可輸出至結構或噪聲軟件進行進一步的耦合分析。
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PumpLinx VOF技術關鍵點
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· 嚴格遵守質量守恒
· 不可壓縮項體積守恒
· 可考慮任意項的可壓/不可壓特性
· 可選擇隱式和顯示時間格式
· 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(齒輪箱潤滑、液環(huán)泵、攪拌器、潰壩、泵的自吸……)
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