应用动网格技术模拟分析滚动转子压缩机的瞬态流动

　　滚动转子式压缩机是通过偏心转子的转动与滑动档板的平动,完成吸气、压缩、排气等功能。本文采用局部弹性变形与网格重组的CFD动网格技术,对制冷型滚动转子压缩机瞬时动态流场进行了数值模拟。可以计算压缩理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用标准k - e模型。计算得到了压缩机主要性能参数随时间变化的谐波规律、流场分布及压力分布,观测到滚动转子式压缩机内旋涡生成、运动、增大或缩小等现象。

1、前言

　　滚动转子式压缩机以其体积小、结构简单、运转平稳和噪声低等特点,近年来广泛应用于空调、热泵和冰箱等设备。其是利用气缸内偏心转子的转动结合滑动档板,使月牙形空腔体积作周期性变化,从而实现吸气、压缩、排气和余隙膨胀的循环过程,如图1所示。

　　滚动转子式压缩机的流动传热过程非常复杂,许多学者为此做了大量的工作,对各热力过程进行了能量分析并建立压缩机的传热数学模型[1～5] 。但这些理论模型受各自简化假设的局限,较难满足滚动转子压缩机流场的一般规律。

　　随着计算机技术的快速发展,运用计算流体力学(CFD)研究具有周期短、信息完整、可视化程度高、能模拟复杂和理想过程等优点;可同时获得相关变量的详细信息以及潜在的物理过程。本文将CFD的动网格技术应用于滚动转子式压缩机内部流场的动态数值模拟,为滚动转子式压缩机优化设计及应用提供参考。

5、结论

　　(1)应用CFD动网格技术实现了滚动转子式压缩机动态流场的数值模拟,得到了压缩机流量值随时间变化的谐波规律;压缩机一个循环的平均质量流量近似等于0. 6倍的峰值差;

　　(2)动网格技术的应用可以捕捉到滚动转子式压缩机吸气、压缩、排气过程中出现明显的旋涡,可观测到这些旋涡的生成、运动、增大或缩小的过程,这些结果可为滚动转子式压缩机的优化设计和运行操作提供参考。

参考文献

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