滾動活塞壓縮機徑向間隙工質泄漏的仿真與實驗研究.pdf

1、內部工質泄漏是影響滾動活塞壓縮機容積效率的一個重要因素，而徑向間隙的泄漏在滾動活塞壓縮機主要泄漏通道中泄漏量最大，因此研究徑向間隙泄漏特性具有重要意義。本文以立式單缸全封閉式滾動活塞壓縮機為研究對象，對其徑向間隙泄漏特性進行了研究。在分析了滾動活塞壓縮機結構原理以及滑片和滾動活塞受力的基礎上建立了油膜密封角的理論計算公式，通過實驗測量了油膜密封角的大小，以及油膜的不對稱度，在此基礎上建立了徑向間隙泄漏通道的CFD仿真模型。基于CFD仿真

2、模型開展了仿真正交試驗，對徑向間隙、壓差、潤滑油粘度和偏心輪軸轉速等四個因素進行了顯著性分析，最終得到了四個因素對徑向間隙泄漏影響的顯著性水平，同時分析了徑向間隙泄漏通道泄漏形成過程。
　　本文的研究內容如下:
　　(1)首先介紹了滾動活塞壓縮機泄漏方向的國內外研究現(xiàn)狀，分析了滾動活塞壓縮機主要泄漏通道，并對其容積與壓力進行了計算。通過對滾動活塞以及滑片進行受力分析獲得了關于油膜密封角的理論計算公式。
　　(2)通過M

3、ATLAB求解出油膜密封角的理論計算值。然后利用高速攝影機機捕捉到了常壓下徑向間隙的油膜運動狀態(tài)圖像。通過自編的MATLAB圖像識別技術獲得油膜密封角與油膜不對稱度的實驗值。通過與理論計算值對比最終取油膜密封角為:19°，油膜不對稱度為:0.4276。
　　(3)進行了三因素仿真正交試驗，通過FLUENT軟件進行仿真，獲得了每組試驗的泄漏量與擊穿時間。通過方差分析獲得了三個因素的顯著性影響順序為:徑向間隙＞壓差＞潤滑油粘度。

4、>　　(4)設計加工了一套徑向泄漏模擬觀測裝置，該裝置具有密封性好，間隙可調，實驗過程中可以實時觀察其內流體變化情況等優(yōu)點。首先通過徑向間隙、壓差、潤滑油粘度三個因素，建立3因素5水平的正交表，通過正交表所給出的實驗條件進行實驗，實驗結束后，將拍攝的視頻通過自編的MATLAB圖像處理程序進行分析，得出氣體泄漏量以及擊穿時間等實驗數(shù)據(jù)，然后通過方差分析法對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得出三個因素的影響水平及顯著性影響順序。將仿真結果與實驗結果進行對

5、比，分析誤差原因，綜合仿真與實驗數(shù)據(jù)說明三個因素的顯著性影響順序，即徑向間隙＞壓差＞潤滑油粘度。
　　(5)在驗證了仿真正交試驗的正確性與可行性的基礎上進行了四因素仿真正交試驗，獲得了每組試驗的泄漏量、擊穿時間以及容積損失。通過方差分析獲得了四個因素的顯著性影響順序為:徑向間隙＞偏心輪軸轉速＞壓差＞潤滑油粘度。在保證容積損失小于5％的情況下獲得了每個因素的取值范圍為:徑向間隙大小＜35μm，偏心輪軸轉速＞2000r/min，壓差＜