往复压缩机是一种将低压气体转化为高压气体的流体机械,广泛应用于各个基础行业。由于往复压缩机在工作过程中本身耗能较高,且其排气量固定,这导致了一定的能源浪费,为此科研人员研发了不同的气量调节方法,其中部分行程顶开吸气阀的气量调节方法是现今实际生产中应用较广、效果较好的调节方法。气阀是往复压缩机的重要组成部件,在压缩机发生的故障中,气阀故障占到60%以上,因此对于压缩机在气量调节以及气阀泄漏工况下热力学性能的研究具有重大意义。对于往复压缩机在各个工况下的流场以及热力工作过程进行研究对降低能耗有重大意义,但由于压缩机的部分工作参数很难通过实验获取且风险较高,所以压缩机在实际工作过程中的热力学参数及流场相关数据较为缺乏。为深入研究压缩机在正常工况、气量调节工况及故障工况下的工作特性,本文采用计算机建模仿真技术,从以下方面开展工作:(1)介绍了往复压缩机的结构和工作原理,利用CFD及相关建模软件建立了压缩机三维模型并划分了网格、构建了气缸和气阀流体运动的动网格以及定义了相关的边界条件;利用模型对气缸压力和气阀运动规律进行了仿真,并通过实验对模型进行了验证。(2)基于满负荷工况的模型对压缩机在不同参数下的工作进行了模拟,通过比较不同弹簧刚度及曲轴转速下压缩机阀片运动规律、压缩机热力学参数的变化以及机组内流场特性的变化规律,对不同参数对压缩机工作产生的影响进行了研究。(3)基于压缩机健康工作模型,建立了压缩机在气量调节工况下的模型,对变负荷工况与变间隙工况进行模拟仿真,得到了气量调节变工况对气阀运动规律、气缸热力学性能以及流场分布的影响。(4)对压缩机在气阀泄漏故障工况下的工作状况进行了研究,通过建立压缩机气阀泄漏故障模型,运用模型对压缩机在吸气阀泄漏和排气阀泄漏故障的工况进行了模拟,比较了泄漏故障对压缩机吸气阀运动规律、压缩机热力学参数以及流场内温度、速度分布以及流体流动情况的影响,通过对比研究其故障机理,从而为故障诊断提供理论依据。