基于流固耦合的性能增效設(shè)計技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、對于功能結(jié)構(gòu)和工作原理相對復雜的機械產(chǎn)品設(shè)計，其過程往往同時涉及結(jié)構(gòu)、流體、聲學等不同學科領(lǐng)域，而且不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對產(chǎn)品性能的影響往往并不明確，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及其性能增效研究一直都是機械產(chǎn)品設(shè)計研究中的一部分重要工作。本文具體以往復式壓縮機吸排氣系統(tǒng)這一典型的機械產(chǎn)品部件作為應(yīng)用對象來開展產(chǎn)品性能分析和增效設(shè)計研究。
　　本文結(jié)合實際工程應(yīng)用，在研究流固耦合相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，以往復式壓縮機吸排氣系統(tǒng)為具體研究對象，建立了三

2、維流固耦合分析模型、方法和流程，提出了基于彈簧法的拉壓動網(wǎng)格控制技術(shù)和基于分區(qū)及插值的大變形動網(wǎng)格控制技術(shù)。通過運用耦合平臺MpCCI連接流場分析軟件STAR-CD與結(jié)構(gòu)場分析軟件ANSYS，并編寫用于控制流體網(wǎng)格變化的動網(wǎng)格程序，對某款冰箱壓縮機吸排氣系統(tǒng)進行流固耦合仿真分析，計算得到制冷量、壓縮功、排氣口質(zhì)量流量、氣缸內(nèi)壓力容積變化規(guī)律、吸排氣系統(tǒng)流速變化規(guī)律、吸排氣閥片運動規(guī)律、吸排氣閥片運動時的應(yīng)力變化等關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)，并對這

3、些關(guān)鍵指標進行詳細分析、評價和相關(guān)性能實驗驗證。
　　在分析評價和總結(jié)往復式壓縮機吸排氣系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，結(jié)合面向性能增效的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，以減少流動損失和匹配閥片合理剛度為目的，對某款壓縮機吸排氣系統(tǒng)多個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行增效設(shè)計研究。運用正交試驗設(shè)計方法考查了排氣孔口形狀尺寸、限位器升程高度、吸排氣閥片厚度等參數(shù)對壓縮機性能的影響，得到了性能提升的設(shè)計較優(yōu)方案。流固耦合仿真計算結(jié)果表明優(yōu)化方案比原方案提高流體效率約1.