复杂型面螺杆转子结构及流场特性分析

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1、：ＴＨ４５５：分类号单位代码１０７２０密级：公学号：１５０８０２０２０２ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ硕士学位论文复杂型面螺杆转子结构及流场特性分析ＡｎａｌｓｉｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＦｌｏｗＦｉｅｌｄｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣｏｍｌｅｘＰｒｏｆｉｌｅＳｃｒｅｗＲｏｔｏｒｐ论文作者：冯博琳指导教师、职称：王军利讲师学科专业名称：机械电子工程研究方向：机电控制及其自动化二〇一八年六月分类号：TH455单位代码：10720密级：

2、公开学号：1508020202硕士学位论文复杂型面螺杆转子结构及流场特性分析AnalysisofStructureandFlowFieldCharacteristicsofComplexProfileScrewRotor论文作者：冯博琳指导教师、职称：王军利讲师学科专业名称：机械电子工程研究方向：机电控制及其自动化二○一八年六月摘要螺杆式压缩机作为一种被广泛使用的容积式压缩机，工作过程中靠阴、阳转子的高速旋转来完成气体的压缩。压缩机转子作为压缩机的核心装置，其结构、流场特性的好坏直接决定了压缩机的性能。本论文采用有限元分析方法，首先对转子的模

3、态、谐响应结构特性进行研究，然后结合流体求解、动网格技术，模拟了实际工作中螺杆压缩机腔体的压力、温度及流速分布情况，最后采用流固耦合分析方法，得到流固耦合下转子的结构特性。本文具体研究内容如下：1.通过对螺杆转子端面外形进行扫描,获得转子模型的端面数据，采用Pro/E软件建立了螺杆转子的三维模型。在对转子进行结构仿真时基于模态分析理论，得到转子自由模态、预应力模态下的固有频率及振型，最后对螺杆转子进行了谐响应分析，分析结果可为转子在实际工作过程中如何避免共振提供一定的理论参考。2.建立螺杆压缩机二维、三维流场分析模型，研究螺杆转子流场求解技术

4、，网格生成及动网格技术，分析得到一个啮合周期内螺杆压缩机腔体压力、温度及空气流速的分布。通过调整阴、阳转子安装的中心距来调整啮合间隙，分析了不同啮合间隙下压缩机腔体内压力、温度、气体流速变化曲线，得到了阴、阳转子啮合间隙与压缩机性能参数之间的影响规律。最后分析螺杆转子在不同转速、不同排气端面间隙下，螺杆压缩机内腔同一位置处的压力、温度以及流速变化曲线，获得不同转子转速以及不同排气端面间隙对压缩机性能参数的影响规律。3.研究流固耦合分析技术，搭建螺杆转子流固耦合分析系统。通过对螺杆压缩机内部流场进行三维仿真得到转子齿面气动力分布情况，以转子齿面

5、气动力为载荷施加条件，分析螺杆转子在500Hz-6000Hz频率下的应力、变形、模态及谐响应的变化曲线，并与不考虑转子气动力载荷下螺杆转子的结构特性进行比较分析，研究结果对优化螺杆压缩机结构设计、改善压缩机性能具有一定的理论参考。关键词：双螺杆压缩机；结构分析；动网格技术；流场模拟；流固耦合分析IAbstractAsakindofwidelyusedvolumetriccompressor,screwcompressorsrelyonthehigh-speedrotationofthefemaleandmalerotorstocomplete

6、gascompressionduringtheworkingprocess.Compressorrotor,asthecoredeviceofthecompressor,directlydeterminestheperformanceofthecompressorbyitsstructureandflowfieldcharacteristics.Firstly,finiteelementanalysismethodisusedtostudythecharacteristicsofmodalandharmonicresponsestructur

7、esoftherotor.Then,combinedwiththefluidsolutionanddynamicgridtechnology,thedistributionofpressure,temperature,andflowvelocityofthescrewcompressorcavityintheactualworkwassimulated.Finally,thefluid-solidcouplinganalysismethodwasusedtoobtainthestructuralcharacteristicsoftheroto

8、rwithfluid-solidcoupling.Thespecificresearchcontentofthisarticleisasfollows:1.Bysc