基于啮合线法的双螺杆压缩机转子型线的研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：基于啮合线法的双螺杆压缩机转子型线的研究英文并列题目：ResearchonRotorProfileoftheTwinScrewCompressorBasedonSealingLineMethod研究生：戴进专业：机械设计及理论研究方向：RE/CAD/CAE导师：何雪明教授指导小组成员：学位授予日期：2015年6月19日答辩委员会主席：武美萍江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要双螺杆压缩机具有效率高、单位能耗低、结构简单、噪音低、操作简单、易维护

2、等优点，在压缩机市场中占据重要的地位，许多场合逐渐取代活塞式压缩机，因此对双螺杆压缩机的研究也越来越重要。双螺杆压缩机中最为关键的零件是一对平行装配在机壳内的阴阳转子，转子的型线决定了压缩机的性能，国内对转子型线的设计与研究和国外相比存在一定的差距，因此对转子型线的研究具有极其重要的理论意义和实用价值。对双螺杆压缩机的工作原理进行研究，深入分析了双螺杆压缩机的吸气过程、压缩过程和排气过程。研究了转子型线的设计原理和转子齿面的成型原理，为转子型线的设计做准备，对转子型线影响双螺杆压缩机工特性的几个

3、重要参数齿间面积、齿间容积、接触线长度、泄露三角形、封闭容积的计算公式进行推导，并针对这些性能参数对双螺杆压缩机工作特性的影响方式提出了转子型线的设计准则。一般的双螺杆压缩机的转子型线设计方法是从阴转子（阳转子）根据包络条件和坐标转换设计出阳转子（阴转子），这是传统意义上的正向设计方法，这一方法效率较低，对转子性能难以预测。本文研究了一种新的型线设计方法，利用可反映转子型线性能的啮合线来逆向设计转子型线，利用坐标转换关系和齿廓法线法从啮合线方程出发推导阴阳转子型线的通用公式，并对几种典型的啮合线

4、线型的转子型线具体表达，使得转子型线的设计方便高效。基于啮合线法的转子型线的设计关键是对啮合线的设计，只有性能良好的啮合线才能设计出好的转子型线，本文对转子啮合线的设计要求也进行了探究，并研究了啮合线的关键控制点对转子型线的影响，使得在利用啮合线进行转子型线设计时可以有的方矢，有针对性的对啮合线进行调整。应用啮合线法的逆向设计方法对典型型线进行设计，验证啮合线法的可行性与正确性，最终利用啮合线法设计一条性能优良的转子型线。结合了前人研究的转子型线的正向设计及本文的啮合线法的逆向设计理论，运用Vi

5、sualStudio2008中的MFC模块结合OpenGL图形显示功能开发出双螺杆压缩机转子型线设计系统。运用计算流体动力学(CFD)理论中的网格界面法和动网格技术实现空气吸入、压缩和排出的周期性变化过程，并通过Fluent对上文中的初始设计型线和改进型线的双螺杆压缩机的内部流场特性进行数值模拟，对二者结果进行对比分析，成功的证明了改进的正确性。最后，利用双螺杆压缩机工作的理论模型指导设计了对双螺杆压缩机工作过程中压力变化规律测试的实验方案，为后续的研究奠定基础。关键词：双螺杆压缩机；啮合线；转

6、子型线；逆向设计；流体动力学IAbstractAbstractScrewcompressorhastheadvantagesofhighefficiency,lowenergyconsumption,simplestructure,lownoise,simpleoperation,easymaintenanceandsoon,andplaysaveryimportantroleinthecompressormarket.Ithasbeengraduallyreplacedthepistoncom

7、pressorinmanyoccasions,soresearchontwinscrewcompressorismoreandmoreimportant.Themostcriticalpartsofscrewcompressorisapairofrotorswhichisparallelassembledinthecasing,theprofilelineofrotorsdeterminestheperformanceofthecompressor,theresearchonthedesigno

8、frotorprofilelineinthedomestichasacertaingapcomparedwiththeoverseas.Therefore,researchonrotorprofilelinehastheextremelyimportanttheorysignificanceandthepracticalvalue.Thispaperdoestheresearchontheworkingprincipleofscrewcompressor,anddeeplyanalysisoft