基于CFD的无油涡旋压缩机冷却风机结构优化

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zwb20042002
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新型无油涡旋压缩机相较于其他类型的容积式压缩机,以可靠性高、运行平稳,适合于无油化的工作环境等优势,在实际工业中被广泛使用。而无油涡旋压缩机在工作过程中核心部件会产生大量的热量,其中冷却通道是为核心部件进行散热的结构。为实现压缩机效率最大化,本文利用CFD技术,对无油涡旋压缩机的冷却通道进行模拟仿真。通过优化结构参数提升通道出风量,更好的为动、静涡旋盘散热,确保压缩机高效工作。本论文的主要研究内容如下:首先,本文以排气量为0.6m~3/min的无油涡旋压缩机为原始模型,基于软件ANSYS Workbench和Fluent为模拟工具,在数值计算的过程中为了确保结果的精准性,对冷却通道外部壳体与内部风轮的耦合结构分别抽取流体域实体,并采用ICEM划分其整体网格,通过MRF的方法对影响无油涡旋压缩机冷却通道内部流体分布的参数进行综合分析。其次,根据仿真结果对风轮附近的紊乱现象进行改善。为解决风轮叶片之间的涡旋和尾迹损耗,将影响气流分布的参数展开研究,通过改变参数分析影响通道气流分布的主要原因。将两组叶片型线对比,得到优化后的型线效率可提升3%;将三组叶片数量对比,得到不同变量可使冷却通道效率提升8%;三组叶片出口安装角对比,得到不同变量可使冷却通道效率提升7%。最终将叶片间涡流最少且尾迹损耗最小的参数选为最优参数,得到最优风轮结构参数。最后,根据仿真结果对外部壳体结构进行优化,在壳体出口处增设导流板,分析导流板对内部流场的主要影响;在壳体蜗舌处增加与其相切的圆角,分析圆角模型对蜗舌附近气流分布的影响;并将已经确定好的优化方案,进行不同风量工况的对比,确定冷却通道所能达到的最佳效率值。经过对无油涡旋压缩机冷却通道结构参数的研究,将最优参数整合,并与原始模型进行对比分析得到:在可行工况的范围内,优化后的冷却通道出风量更大,效率最高可提升4.19%,充分实现为核心部件散热,保持压缩机高效工作的目的。
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