渦旋式膨脹機軸向間隙分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著能源危機的出現(xiàn)，人們越來越關(guān)心低品位能源的使用及能源利用率問題，越來越重視回收廢氣中的能量，渦旋式膨脹機是低品位能源利用及余熱回收的有效機械，但渦旋式膨脹機內(nèi)部泄漏產(chǎn)生的內(nèi)部功率損耗較大，使其效率較低。本文針對降低膨脹機效率的內(nèi)部泄漏問題進行分析研究，以減小泄漏間隙為出發(fā)點，對渦旋式膨脹機工作過程原理、產(chǎn)生軸向間隙的原因及優(yōu)化措施進行分析計算、設(shè)計建模及仿真研究。
　　本文研究分析了渦旋式膨脹機的基本工作原理，計算得到傳統(tǒng)固定

2、基圓漸開線渦旋型線方程、各膨脹腔容積方程，并使用MATLAB軟件對其變化過程進行仿真，更直觀地體現(xiàn)出各膨脹腔的容積變化規(guī)律。運用FLUENT軟件，模擬分析了渦旋式膨脹機工作過程中不同工作階段時，各膨脹腔內(nèi)氣體壓力的變化狀態(tài)。
　　在此基礎(chǔ)上，對渦旋式膨脹機內(nèi)部泄漏問題進行研究，得出動渦盤旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)，所受軸向氣體力隨主軸轉(zhuǎn)角變化而變化，當吸氣結(jié)束時，軸向氣體力最大。對泄漏量分析計算，得到泄漏量與泄漏間隙的數(shù)學(xué)模型。運用ANSYS軟件

3、對溫度場、氣體力引起的靜渦盤變形進行分析，得到溫度場使渦旋盤產(chǎn)生的變形遠大于氣體力產(chǎn)生的變形，且主要為軸向變形，該變形導(dǎo)致軸向間隙及徑向泄漏量增加。
　　根據(jù)渦旋式膨脹機工作特點，提出靜渦盤軸向浮動技術(shù)，用于軸向間隙補償，經(jīng)設(shè)計分析，得出軸向浮動機構(gòu)，完成各零部件及裝配體的優(yōu)化建模。分別對浮動機構(gòu)應(yīng)用前后靜渦盤變形進行分析對比，得出該機構(gòu)應(yīng)用后總變形量、軸向變形量均有所減小。
　　將變半徑基圓漸開線應(yīng)用于渦旋式膨脹機渦盤，對