滚动转子压缩机的CFD模拟

CFD方法在流体机械设计中的应用CFD方法在流体机械设计中的应用1 引言随着科学技术的进步和经济的发展，许多领域(特别是石油化工、航空等)对高性能的流体机械需求越来越迫切。

为了适应社会的需求，需要进行试制和大量试验参数测量等工作，为此需要耗费大量的资金和时间。

显然，为了设计出高性能的流体机械，传统的设计方法已满足不了需要，必须采用现代设计理论和方法。

这就要求设计者必须详细掌握流体机械性能和内部流动状况，从而给流体机械内部流动理论和试验研究提出了新的课题。

研究流体流动的方法有理论分析、实验研究和数值模拟三种。

对叶轮机械、喷管、管道等内部流动实验测量时，要求的实验装置复杂庞大且实验成本较高，研制周期长，因而使实验研究受到了很大的限制。

而数值模拟将以其自身的特点和独特的功能，与理论分析及实验研究一起，相辅相成，逐渐成为研究流体流动的重要手段，形成了新的学科——计算流体动力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)。

近年来，随着高速、大容量、低价格计算机的相继出现，以及CFD方法的深入研究，其可靠性、准确性、计算效率得到很大提高，展示了采用CFD方法用计算机代替试验装置和“计算试验”的现实前景。

CFD方法具有初步性能预测、内部流动预测、数值试验、流动诊断等作用。

在设计制造流体机械时，一般的过程为设计、样机性能试验、制造。

如果采用CFD方法通过计算机进行样机性能试验，能够很好地在图纸设计阶段预测流体机械的性能和内部流动产生的漩涡、二次流、边界层分离、尾流、叶片颤振等不良现象，力求将可能发生故障的隐患消灭在图纸设计阶段。

综上所述，人们借助计算机对流体机械内部的流动进行数值模拟成为可能，CFD方法将在一定程度上取代实验，以达到降低成本、缩短研制周期的目的，并且数值模拟可提供丰富的流场信息，为设计者设计和改进流体机械提供依据。

因此，人们深信CFD方法是现在和未来研制流体机械必不可少的工具和手段，它使设计者以最快、最经济的途径，从流体流动机理出发，寻求提高性能的设计思想和设计方案，从满足多种约束条件下获取最佳的设计，可以说CFD方法为流体机械设计提供了新的途径。

全封闭R32滚动活塞压缩机的热分析吴建华;胡杰浩;陈昂;梅佩佩;周杏标;陈振华【摘要】利用计算流体动力学软件对全封闭R32滚动活塞压缩机壳体、泵体零件、电机、制冷剂及润滑油的导热与对流换热进行了数值模拟.采用流固耦合传热分析法,将相接触的流体域和固体域进行整体计算,并在房间空调器压缩机高效工况以及ARI和ASHRAE/T1工况下测量了压缩机内部气缸、油池、电机及气体的温度.结果表明:计算与实验结果吻合较好;在气缸侧面润滑油温降较大,在气缸下部润滑油温度场较为均匀;气缸内表面温度沿周向从吸气孔到排气侧逐渐升高;电机绕组温度高于铁心温度,3种工况下定子绕组顶部温度均最高,分别为94.0、119.2、136.9℃;ASHRAE/T1工况下定子绕组温度已超过电机常用B级绝缘所要求的130℃,此时应采取措施降低压缩机的排气温度.该结果可为R32压缩机及其系统的研制提供参考.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2015(049)003【总页数】6页(P14-18,150)【关键词】滚动活塞压缩机;R32;流固耦合;热分析;数值模拟【作者】吴建华;胡杰浩;陈昂;梅佩佩;周杏标;陈振华【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;广东美的电器股份有限公司,528311,广东佛山;广东美的电器股份有限公司,528311,广东佛山;广东美的电器股份有限公司,528311,广东佛山【正文语种】中文【中图分类】TB652;TH45房间空调器多使用全封闭滚动活塞压缩机,其结构如图1所示。

该压缩机一般采用高背压壳体结构,利用排气消声器排出的制冷剂来冷却电机,相对于利用吸入制冷剂冷却电机的低背压结构,可以有效减小吸气加热损失,但此时压缩机电机处于高温排气中,泵体也处于高温油池之中。

制冷空调行业近年推广的环保制冷剂R32的全球变暖潜能值(GWP)约为目前房间空调器常用制冷剂的1/3,其爆炸浓度下限(LFL)较高,充注量限制较宽松,但排气温度较高[1],这样会导致电机与泵体零件失效。

旋转压缩机轴系窜动仿真【关键词】双缸压缩机电机转子轴向压差脉动【摘要】压缩机内曲轴转子系统的轴向窜动是引起异常音的主要因素。

本文通过对压缩机内流场的CFD模拟，得到电机转子上下表面的压力脉动，并应用数值计算法将该压力脉动转化为曲轴转子系统的轴向速度和位移，为异常音的分析提供了有效的方法，同时为压缩机曲轴止推面高度的设计提供了必要的依据。

结论已得到实验的证实。

1.前言出口入口图二CFD模型网格图图一旋转双缸压缩机结构简图旋转压缩机排气的间歇性会引起消音器和电机上下空腔内的压力差脉动，该压力差脉动使电机转子受到大小、方向周期性变化的气体力，如果此气体力大于电机转子所受的轴向电磁力及重力的合力，电机转子和曲轴会产生轴向运动，若轴向运动位移超出曲轴止推面与气缸高度的配合间隙范围，曲轴上、下止推面与缸盖端面将发生碰撞而产生异常噪音（频率600-1000Hz），同时降低曲轴可靠性。

旋转双缸压缩机的开发成功，解决了单缸压缩机的偏心振动问题，但双缸排气存在180度的相位差，两次排气气体互相干扰，加剧了电机转子上下空间内的压力差脉动，电机转子、曲轴的轴向窜动和异常音产生的可能性将增大。

本文应用CFD软件对压缩机壳体内的冷媒气体流动进行模拟，分析双缸旋转压缩机电机上下空腔内的轴向压力差脉动，并应用数值计算法将该压力脉动转化为曲轴转子系统的轴向速度和位移，为压缩机曲轴止推面高度的设计提供必要的依据，同时为异常音的分析提供有效的方法。

2．CFD模型及边界条件本文以STAR－CD软件为工具，对图一所示的双缸旋转压缩机内部流场进行模拟计算。

2.1 CFD模型电机和双缸压缩结构分别位于压缩机的上、下部，两者通过曲轴结合。

气缸内被压缩的高压冷媒气体经排气孔、消音器，流到电机下部空腔，之后再通过电机定子的通流孔到达电机上部空腔，最终从壳体上部的排气管排出。

图二中的CFD模型是按照压缩机实际结构确定出整个流场区域，再通过CAD和CFD前处理软件相结合而生成的。

冷库气流模拟分析冷库气流模拟分析冷库气流模拟分析是用于研究冷库内部空气流动情况的一种方法，通过模拟分析可以帮助我们优化冷库的设计和操作，提高其运行效率和货物储存质量。

下面将介绍冷库气流模拟分析的步骤：1. 收集冷库参数：首先，我们需要收集冷库的参数，包括冷库的尺寸、形状、门的位置和数量、货物摆放方式等。

这些参数将用于建立模拟模型。

2. 确定流场模型：根据冷库的几何形状和空气流动特点，选择合适的流场模型。

常用的模型有二维轴对称模型和三维模型。

根据实际情况选择合适的模型来进行模拟分析。

3. 建立模拟模型：根据收集到的冷库参数，利用计算流体力学（CFD）软件建立冷库的模拟模型。

在模型中设置冷库的几何形状、门的位置和数量，并设置货物的摆放方式。

4. 设置边界条件：在模拟模型中设置边界条件，包括冷库的入口和出口边界的温度、湿度等。

根据实际情况设置合理的边界条件，以准确模拟冷库的实际工作环境。

5. 运行模拟模型：利用CFD软件运行模拟模型，得到冷库内部的空气流动情况。

模拟分析可以得到冷空气的温度、湿度分布以及流速等参数。

6. 分析结果：根据模拟分析的结果，我们可以评估冷库的空气流动情况是否符合要求。

如果发现问题，可以通过调整冷库的设计或者改变货物的摆放方式等来改善空气流动情况。

7. 优化设计和操作：根据模拟分析的结果，我们可以优化冷库的设计和操作。

例如，调整货物摆放的位置，改变门的位置和数量，调整空气流通的通道等。

通过优化设计和操作可以提高冷库的运行效率和货物储存质量。

总结起来，冷库气流模拟分析是一种有助于优化冷库设计和操作的方法。

通过收集冷库参数、建立模拟模型、设置边界条件、运行模拟模型和分析结果，我们可以评估冷库的空气流动情况，并优化设计和操作，提高冷库的运行效率和货物储存质量。

基于CFD的滚动活塞压缩机吐油率优化分析杨国蟒;邓丽颖;梁社兵;张健;徐嘉;胡余生【摘要】Numerical simulations is applied to gas - oil flow analysis in a rotary compressor oil, revealing its interiorhas no obvious returned oil channel. Then, adding the oil baffle plate up and down of the rotor, increasing the rotorvent hole and stator vent hole and adding double oil baffle plate based on increasing the rotor vent hole and statorvent hole are used to reduce the OCR, finding that the last solution, adding double oil baffle plate and vent holes ofrotor and stator, can make the rotor vent holes become main oil passage, then oil and gas are separated by centrifugalcaused by oil plate, a part of the oil returns to the oil tank through the stator cut area. Finally, Prototype compressoris built - up to compare the original design, test results shows that, OCR during the whole frequency rangecan be controlled within 0. 5%, reaching the design requirement.%本文通过数值模拟的方法分析了某款压缩机内部油气两相的流场, 发现在其内部没有明显的回油通路. 然后对在上腔增加挡油板、主平衡块处增加挡油板、增加转子和定子流通孔和在增加转子和定子流通孔的基础上在上腔增加双层挡油板四种改进的方案进行了分析, 发现在前三种方案对流场结构影响不是很大, 而增加转子和定子流通孔并增添双层挡油板能使转子流通孔成为主要的上油通道, 然后在挡油板的离心作用下使油气分离, 一部分油通过定子切边回到油池, 回油通道比较明显. 最后, 对优化后的压缩机进行试验, 测试结果表明, 吐油率在整个频率范围内都被控制在0. 5%以内, 达到了设计要求.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2015(034)003【总页数】7页(P84-90)【关键词】滚动活塞压缩机;吐油率;数值模拟;优化;VOF【作者】杨国蟒;邓丽颖;梁社兵;张健;徐嘉;胡余生【作者单位】珠海格力电器股份有限公司机电技术研究院, 珠海519070;国家节能环保制冷设备工程技术研究中心, 珠海519070;国家节能环保制冷设备工程技术研究中心, 珠海519070;珠海格力电器股份有限公司机电技术研究院, 珠海519070;国家节能环保制冷设备工程技术研究中心, 珠海519070;国家节能环保制冷设备工程技术研究中心, 珠海519070【正文语种】中文【中图分类】TB652;TH457压缩机中润滑油的功能是减小转动部件与固定部件之间的摩擦，并带走由摩擦所产生的热量。

流体动力学（CFD）在往复式压缩机管道系统气流脉动计算中的应用流体动力学（CFD）在往复式压缩机管道系统气流脉动计算中的应用摘要：参照实验室所搭建的管道系统实验平台，根据计算流体动力学（CFD）方法建立管道内气体的二维非定常流动模型。

利用流体仿真软件FLUENT计算了缓冲器及孔板前后的气流脉动，通过分析气流脉动曲线及流场的分布情形验证了缓冲器及孔板对气流脉动的消减作用。

通过对比实验数据验证了利用CFD技术研究管道系统气流脉动是准确可靠的。

关键词：管道系统 CFD技术气流脉动 FLUENT 孔板往复式压缩机是石油、天然气、化工及电力等工业生产中的重要机械设备，其管道系统又是实现物质运输的主要途径，然而管道系统的振动会对安全生产造成很大的威胁，众多生产实践表明压缩机管路的绝大多数振动问题都是由气流脉动引起的，而压缩机吸排气的间歇性、周期性特点是产生气流脉动的主要原因。

因此研究气流脉动的产生机理，建立合理的流体动力学模型进行管道中气流脉动的预测具有重要的理论意义和工程实用价值。

现有研究气流脉动较为成熟的方法大多基于平面波动理论[1]或一维非定常流动理论[2]，它们均未考虑流体流动时湍流的影响，同时对缓冲器、孔板、冷却器、分离器等管路元件的气流脉动计算精度也较差。

随着计算机速度的提高和近年来CFD技术的发展，选用有限元方法[3，4]及有限容积法[5]计算管系的气流脉动取得了一定的成效。

CFD方法[6]应用于稳态的工业流场模拟已有较多的报道，但对非稳态的脉动流场研究较少。

本文基于CFD方法建立管道系统流体动力学模型。

在考虑湍流的情况下[7]，模拟了含空冷器及孔板管道等管路原件的管道系统非定常流动时气流脉动及流场特性。

通过和实验数据对比验证了CFD方法计算管道系统气流脉动的合理性及准确性。

一、CFD模拟计算理论目前广泛用于计算流体力学的数值方法有有限差分法、有限元法、有限体积法等，其目的都是将控制方程离散化，本文用到的CFD 软件FLUENT[8-9]采用有限体积法将非线性偏微分方程转变为网格单元上的线性代数方程，然后通过求解线性方程组得出流场的解。

R290滚动转子压缩机的仿真与优化（可编辑）R290滚动转子压缩机的仿真与优化华中科技大学硕士学位论文R290滚动转子压缩机的仿真与优化姓名:刘强申请学位级别:硕士专业:制冷及低温工程指导教师:何国庚20090524华中科技大学硕士学位论文摘要丙烷( )是空调制冷剂的一种非常优良的天然替代物,具有比更小的充灌量、更高的能效比和更好的经济性。

丙烷作为一种优良的制冷剂工质,非常适用于空调用的小型全封闭滚动转子压缩机。

对于使用新工质的压缩机系统,需要根据的性质对系统进行优化设计,在压缩机侧主要表现为采用减少容积损失、减少压力损失、减少温度损失和减少泄漏损失等方法来提高压缩机的容积效率。

文中主要通过对减少容积损失和泄漏损失的方法进行了研究,优化了使用做制冷剂的滚动转子压缩机的结构,并为其选择了合适的泄漏间隙尺寸和适宜粘度的润滑油。

间隙泄漏损失对压缩机的容积效率的影响较大,同一台压缩机,间隙尺寸不同和使用不同的润滑油的泄漏损失不同。

文中的研究重点是对气缸内间隙泄漏损失的研究。

采用了模拟转子径向间隙和滑板两侧面间隙中制冷剂蒸汽的泄漏,分别采用了旋转壁面模型和静壁面模型,在考虑间隙流动是油气两相时候还使用了中的射流破碎模型。

对于两种不同模型下的模型,分析了两者不同的流体的速度、压力、温度和密度分布。

在压缩机的间隙泄漏中,包括间隙尺寸大小、润滑油粘度等对泄漏损失均会造成影响。

通过对模拟结果的对比分析,选取了号矿物油作为滚动转子压缩机系统的合适的润滑油并且控制径向间隙在 mm以下,滑板两侧面间隙控制在 mm以下时,可以使得气体的泄漏控制在压缩机质量流量以下。

使用更高粘度的润滑油和使得径向间隙和滑板两侧面间隙尺寸进一步变小还可使得泄漏量再变小。

关键词:丙烷滚动转子压缩机径向间隙滑板侧间隙泄漏两相流动I华中科技大学硕士学位论文AbstractPropane HC 290,as a kind of air conditioning refrigerant ,is a good choice insubstitutes of HCFC 22.Propane HC 290 has a smaller Filling volume, higher energyefficiency and better economy than HCFC 22. Propane, as an excellent refrigerant, is verysuitable for small-scale and air-conditioning closed rolling rotor compressor. In the use ofthe new refrigerant of HC 290, it’ s needed to optimize the system design according to thenature of HC 290.In the performance of the compressor side is to improve the volumetricefficiency of the rolling rotor compressor by reducing the volume loss, reducing thepressure loss, reducing the temperature loss and reducing theleakage loss. In this paper, thevolume loss and the leakage loss is focused on, specially theleakage lossAccording tophysical properties of HC 290, a compressor is redesigned, and a suitable size of clearanceleakage and a enough viscosity of lubricating oil is decided Leakage losses have a big effect on the volumetric efficiency ofcompressors .To thesame compressor, different gap sizes and different lubricants will lead to differs leakagelosses. Cylinder leak on the loss of space research is the focus of this article. In the use ofFLUENT, gas escape of HC 290 in the radial clearance of the rotorand the surfaceclearance of both sides of the skateboard is simulated. In theradial clearance and thesurface clearance, refrigerant vapor leakages use a rotating wall model and static model,when considering the space of two-phase flow of oil and gas when it is used in FLUENT jetVOF fragmentation model The simulation results of the comparative analysis, selected No. 46 mineral oil as arolling piston compressor HC290 systems and lubricants suitable radial clearance control25 below surface space on both sides of the control slide 35 below, you can make gasleakage control in compressor mass flow below 5%. The use of higher viscosity lubricantsand allows both sides of the radial clearance and surface space skateboards smaller size also allows further leakage and then become smallerKeywords: propanerolling rotor compressor radial clearance surface clearanceleakagetwophaseII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

压缩机泵油系统CFD模拟计算周易王艳珍刘春慧（上海日立电器有限公司，上海，201206）摘要泵油润滑系统是保证压缩机正常运转必不可少的部分。

在压缩机工作过程中，润滑系统使运动零件表面形成油膜，降低摩擦力，减少运动零件的磨损和咬合，为了满足润滑要求，必须设计合理的泵油结构。

目前在旋转压缩机的泵油系统中，由曲轴内孔位置不同分为直孔与横孔两种结构，直孔出口在电机上端，横孔出口在电机下端，由于孔端的压力不同，导致两种结构对泵油系统的影响也不同的。

本论文应用商用CFD软件，采用气、液两相分离模型对压缩机泵油系统进行数值模拟，对比分析两种曲轴结构在不同转速下对泵油的影响，以确定两种结构的最佳适用条件。

关键词旋转压缩机泵油系统 CFD模拟NUMERICAL STUDY ON THE OIL PUMP SYSTEM OF ROTARYCOMPRESSORZhou Yi Wang YanZhen Liu Chunhui(R & D Center, Shanghai Hitachi Electrical Appliance Co., Ltd., Shanghai 201206)Abstract Lubricate system is the most critical parts in compressor. During process of running, lubricant system has below functions, form oil film on surface of motion parts to decrease friction and reduce abrasion and occlusion of parts. To match lubrication request oil system structure must be well design. In rotary compressor pump oil system exists two structures which the crankshaft bore is different position. Straight hole is in the top of the motor and horizontal hole in the bottom of the motor. The pressure difference of bore side leading to pump oil the impact of the system is different. The gas-liquid two-phase model of the compressor pumping system is used in this paper. The impact of the oil pump and the optimal conditions for two crankshaft structures at different speeds are analyzed.Keywords Rotary compressor The oil pump system CFD simulation0 前言泵油润滑系统是保证压缩机正常运转必不可少的部分。

滚动转子式压缩机压力脉动仿真及试验研究陈可谢利昌吕浩福余风利王小燕(珠海凌达压缩机有限公司)摘要：为优化滚动转子式压缩机壳体内压力脉动，本文采用CFD仿真分析方法对某型号滚动转子式压缩机进行三维模拟计算，深入分析压力脉动基理；提出合理的优化方案；并对优化方案进行CFD模拟和试验验证。

结果表明优化方案能够有效降低壳体内压力脉动，改善低频噪声，提高压缩机品质。

关键词：压缩机压力脉动噪声 CFDPressure Pulsation Simulation and Test Investigationof Rolling Piston CompressorChen Ke Xie Lichang Lv Haofu Yu Fengli Wang Xiaoyan(Zhuhai Landa Compressor Co,. Ltd.)Abstract: To optimize the pressure pulsation in the shell of rolling piston compressor, a CFD simulation analysis method is presented in this paper. The 3-D simulation calculation is carried out to deeply analyse the mechanism pressure pulsation of a certain model of rolling piston compressor, so to propose a reasonable optimization scheme which is simulated with CFD and verified with tests. The results show that the proposed optimization scheme is effective to reduce he pressure pulsation in the compressor shell, attenuate the low frequency noise and improve the compressor quality.Key word: Compressor Pressure Pulsation Noise CFD1前言随着产品竞争加剧以及国家节能减排政策的实施，对家用空调制冷系统要求越来越高。

机械工程中的计算流体力学模拟与优化引言机械工程是一个综合性学科，涵盖了多个领域，其中计算流体力学（CFD）在机械工程领域中具有重要的地位。

CFD是一种通过数值模拟对流体流动和传热等物理过程进行研究的方法，它在机械工程中的应用广泛且不断增长。

本文将着重探讨机械工程中的CFD模拟与优化，并介绍其在设计和改进机械设备中的应用。

一、CFD模拟在机械工程中的应用1. 空气动力学仿真空气动力学是机械工程领域中一项重要的研究内容。

通过CFD模拟可以对机械设备内部的气流情况进行仿真分析，了解气流速度、压力分布等信息。

例如，对于风力发电机组，利用CFD模拟可以优化叶片的设计，提高能量转化效率。

2. 燃烧模拟对于燃烧系统的设计和优化，CFD模拟也发挥着重要作用。

通过CFD模拟可以模拟和优化燃烧过程中的流体流动、传热和化学反应等关键参数，提高燃烧效率和降低排放。

这在燃气轮机、燃气锅炉等机械设备的设计和改进中具有重要应用。

3. 液体流体力学仿真除了气体流动，液体流体力学仿真也是机械工程中的重要研究方向。

例如，在造船工程中，通过CFD模拟可以模拟船舶在水中的流动行为，预测水动力性能和阻力。

对于设计和改进船体结构很有帮助。

二、CFD模拟的优化1. 基于CFD的几何形状优化在机械工程中，通过CFD模拟可以对机械设备的几何形状进行仿真分析和优化。

例如，在涡轮机械中，通过CFD模拟可以优化叶片的形状和布置，以提高流体的流动效率和能量转换效率。

2. 流场优化CFD模拟也可以用于流场的优化。

例如，在风洞试验中，通过CFD模拟可以优化风洞内的流场，以确保试验结果的准确性。

3. 材料优化除了几何形状和流场的优化，CFD模拟还可以应用于材料的优化。

例如，通过CFD模拟可以研究材料在高温、高压等极端环境下的流变性能和热传导性能，以优化材料的使用效果。

三、CFD模拟与实验的结合虽然CFD模拟在机械工程中具有广泛的应用价值，但它不能完全替代实验。