涡旋压缩机作为一种新型的容积式压缩机,具有零件少、重量轻和运转平稳等特点,在人们生产生活中广泛应用。针对现有无油涡旋压缩机研究现状,开发了一款无油双涡圈涡旋压缩机样机,对其内部流场进行了瞬态模拟,并分析了啮合的涡旋齿应力和变形分布情况,最后对该样机的性能参数进行了测量,验证了流场模拟的正确性。具体研究工作如下:(1)推导出双涡圈型线方程,绘制出样机的涡旋型线图;介绍样机的主要零件和工作原理;对动涡旋盘受力分析,利用数值计算的方式得到了动涡旋盘所受到的气体力与力矩,其结果表明:双涡圈涡旋压缩机所受的气体力和气体力矩变化较为平稳,波动幅值较小,其中径向气体力明显最小,在主轴旋转一周内为一恒定值。轴向气体力最大,并且与切向气体力都是以90?为周期变化的。相比于涡旋盘所受的自转力矩,倾覆力矩对压缩机的影响更大,应当重视。(2)从模态分析和谐响应分析角度,采用有限元的方法对动涡旋盘进行动态特性分析,得到了在气体力作用下的动涡旋盘前六阶固有频率以及动涡旋盘不同方向变形随频率变化规律。结果表明,涡旋盘的涡旋齿是易振部位,但是固有频率远远大于涡旋压缩机正常工作工况下的工作频率,说明压缩机不会产生共振现象,可以有效避开共振区域正常工作,符合安全性要求。载荷在频率465Hz、695Hz及1442Hz下出现了变形响应峰值,这与模态分析结果符合,这三个频率十分接近固有频率,最容易出现共振现象。(3)结合热力学、传热学等相关理论知识,对压缩过程进行热力学研究。对压缩机整个循环过程进行了热力分析;建立了工作腔的传热和泄漏模型以及模拟计算中工作介质的控制方程。(4)通过采用CFD仿真计算的方法,运用动网格技术对建立的流场模型进行数值模拟,获得了压缩腔内部流体运动规律以及速度场、压力场和温度场的分布情况;研究了动、静涡旋齿啮合状态下的应力和变形规律。结果表明,流体的运动与涡旋齿的转动方向一致,在啮合间隙处会出现少量泄漏;压力分布较为均匀,压缩腔的压力从外到内依次增大,中心处压力最大;各腔温度分布不够均匀,温度从进气区域到中心排气区域呈现上升趋势。温度载荷对于涡旋齿的应力和变形量影响最大,并且耦合场下的应力值小于材料的屈服强度,说明涡旋盘在实际运用中是安全可靠的。(5)搭建试验平台,对样机的性能参数进行了测试,得到了样机在不同转速下,功率、排气温度和排气量等参数随排气压力变化的规律。试验表明:相同转速下,随着排气压力的增加,除排气量没有明显变化外,排气温度、功率都呈现增长的趋势;排气压力相同情况下,转速越高,其排气温度、功率以及排气量也就越大。试验数据与仿真数据进行对比,进一步验证了仿真的正确性,对无油双涡圈涡旋压缩机的进一步研究提供了一定的数据支撑。