113压缩机数学模型及数值求解x.pptxVIP

11.3 涡旋压缩机数学模型及求解（1）结构特点与工作原理（2）几何模型（3）热力过程模型（4）动力学模型（1）结构特点与工作原理静涡盘动涡盘涡旋压缩机工作过程示意图涡旋压缩机工作过程动图（1）结构特点与工作原理涡旋空气压缩机特点：1.结构简单、体积小、重量轻2.无需设置气阀3.无余隙容积4.摩擦磨损小5.转矩均匀6.吸、排气过程长，损失小全封闭涡旋制冷压缩机（2）几何模型圆渐开线涡圈圆渐开线方程：内外圈型线方程：注意：φ为涡圈中心面的展开角。型线基本参数：（2）几何模型理论吸气容积动涡盘与静涡盘外圈构成的最大封闭容积即为涡旋压缩机理论吸气容积。涡旋压缩机理论吸气容积示意图（2）几何模型理论吸气容积计算涡圈截面积积分计算示意图涡旋压缩机吸气容积计算示意图（2）几何模型工作容积计算动盘转动θ角度涡旋压缩机吸气容积示意图任意转子转角下（2）几何模型刀具干涉刀具干涉对涡圈的影响影响：始端强度变低形成无效容积限制压比的设计自由度如何消除影响？——始端型线修正（2）几何模型涡圈始端修正对称圆弧+直线修正对称圆弧修正（2）几何模型工作腔容积计算分6个阶段计算：对称圆弧修正工作容积随转子转角的变化（3）热力过程模型控制容积的选取工作流体流向示意图三种控制容积的选取方法：（1）单腔控制容积（2）三腔控制容积（3）多腔控制容积（3）热力过程模型控制容积的选取（1）单腔控制容积单腔控制容积示意图特点：建模简单，计算工作量小。未考虑进排气损失和吸排气室压力脉动，精度较低。（3）热力过程模型控制容积的选取（2）三腔控制容积特点：建模过程复杂，计算工作量大。精度较高。三腔控制容积示意图（3）热力过程模型控制容积的选取（3）多腔控制容积特点：建模过程复杂，计算工作量大。考虑两个工作腔的差异，精度更高。多腔控制容积示意图（3）热力过程模型基本方程能量守恒方程补充方程：质量守恒方程气体状态方程气阀、泄露流动方程传热方程几何模型（3）热力过程模型泄露流动模型（1）周向泄漏通道收敛喷管+等截面摩擦直管模型周向泄漏通道示意图（2）轴向泄漏通道平行平板间隙流动模型轴向泄漏通道示意图（3）热力过程模型换热模型热交换途径工作腔与外界热交换随转角变化率：涡旋压缩机传热途径（3）热力过程模型热力学模型程序开始工况、几何、间隙、气阀参数，经验参数输入及简单处理计算无泄漏、传热的理想过程进行初始化否收敛R-K法求解一个工作循环基本控制方程气体状态方程泄露、气阀、吸气孔口流动模型传热模型是压力分布指示功流量等各参数计算并输出结束（4）动力学模型动涡盘运动模型动涡盘做缸体平面运动，动盘基圆中心绕静盘基圆中心旋转。气体力切向气体力径向气体力轴向气体力（4）动力学模型动涡盘运动模型公转阻力矩和自传阻力矩公转阻力矩和自传阻力矩示意图（4）动力学模型部件受力模型一种涡旋压缩机结构示意图（4）动力学模型部件受力分析动涡盘受力示意图（4）动力学模型开始动力学模型数值求解：工况、几何、间隙、气阀参数，经验参数输入及简单处理热过程模型求解模块热力状态参数离散值、指示功率轴功率：动力学模型计算模块机械效率：功率、效率输出总效率：结束小结涡旋压缩机几何特点：圆的渐开线、吸气容积的计算、型线始端修正热力过程模型：控制容积的选取（三种方法）、基本方程、两种泄露通道、传热模型动涡盘气体力计算、阻力矩、动涡盘受力方程。