涡旋压缩机是一种新型的容积式压缩机,以其效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平稳等特点,被广泛应用于空调和制冷机组中,因此对其内部结构、工作过程、整体性能及其在整个制冷系统中的匹配的研究相当重要。本文根据制冷涡旋压缩机研究现状,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对其进行了建模仿真与优化设计。 阐述了制冷涡旋压缩机的研究背景,分析了国内外研究现状,总结了涡旋压缩机的关键技术进展;在此基础上通过对涡旋啮合基本几何理论的研究,在合理简化假设条件下,建立了制冷涡旋压缩机分布参数几何模型、控制模型、制冷剂物性模型和传热模型等,对制冷涡旋压缩机进行仿真,旨在分析涡旋压缩机结构对制冷空调系统性能的影响。 阐述了制冷系统的组成,以及制冷工质在各个主要部件中的工作过程,并参照lgp-h图分析了制冷系统的主要性能指标;确定了影响制冷涡旋压缩机性能的关键因素,并在此基础上建立了优化数学模型;应用模拟生物在自然环境中遗传和进化过程的一种全局优化概率搜索方法——遗传算法对动静涡旋盘进行优化设计,解决了传统优化设计方法难以解决的离散且复杂的非线性问题,使制冷涡旋压缩机能效比EER达到最大值。 阐述了涡旋压缩机经济器系统产生的背景,指出了经济器系统的基本形式,结合系统流程图和循环图分析了各自工作过程和特点,经济器系统既可以按常规模式运行又可以按照准二级模式运行,使系统在正常的制热/制冷以及低温制热工况下的经济性均可较好兼顾;分析了传统的中间补气涡旋压缩机结构的缺点,提出了新型适合经济器系统中间补气涡旋压缩机结构,并在此基础上对新型中间补气涡旋压缩机工作过程进行了详细分析。 通过对涡旋压缩机系统进行可靠性分析,给出了涡旋压缩机系统区间系数的可靠性优化数学模型,把非线性区间规划模型转化为等价的双目标非线性规划模型,并在此基础上阐述了用遗传算法求取最优解基本思想,文中使用了加权目标项和惩罚项,迫使遗传搜索趋近于最优解,在体积、重量和总费用的约束条件下,通过优化设计使整个系统的可靠度最高;对涡旋压缩机系统进行了可靠性试验,根据所测数据对其性能参数分析,结果表明:整个系统的可靠性是满足要求的。