双螺杆压缩机转子橡胶涂层优化与流热固耦合分析

作     者：孔德逊 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王战中;李胜利

授予年度：2022年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：双螺杆压缩机 橡胶涂层转子 几何特性分析 流热固耦合分析 

摘      要：双螺杆压缩机具有可靠性高、操作维护方便、动力平衡性好、适应性强等优点,被广泛应用于矿山、冶金、制冷、食品等行业。双螺杆压缩机的核心部件是一对相互啮合的阴阳转子,其性能好坏对压缩机的性能和寿命十分重要。阴阳转子易出现磨损、疲劳、点蚀等问题,容易导致压缩机气密性降低、效率下降、运行不稳定,还可能导致严重事故。橡胶具有弹性、耐磨、气密性好等优点,而螺杆压缩机需要良好的气密性以提高工作效率。结合橡胶的优点,对双螺杆压缩机转子进行橡胶涂层改进,验证其力学性能,并在综合考虑压缩机工作时产生的压力场和温度场,对压缩机进行多场耦合数值分析,验证橡胶涂层转子的结构特性。主要工作如下:(1)双螺杆压缩机几何特性分析。运用MATLAB软件对某型号1m螺杆压缩机转子的齿间容积的大小、齿间容积变化规律和阳转子不同转角下的压力分布以及压缩机吸、排气转角的大小进行计算。(2)双螺杆压缩机转子橡胶涂层优化。首先运用Solid Works软件建立有橡胶涂层转子三维模型;然后分析有橡胶涂层转子和无橡胶涂层转子的力学性能;最后对含有不同厚度橡胶涂层转子进行仿真对比分析,分析结果表明橡胶涂层厚度为0.8mm时转子性能最优。(3)双螺杆压缩机内部流场流体动力学仿真。首先运用Space Claim软件建立了双螺杆压缩机流体域模型;然后运用CFD技术对双螺杆压缩机内流场进行分析;最后得到了压缩机内部压力场和温度场的分布规律。(4)无橡胶涂层转子和有橡胶涂层转子流热固耦合分析。首先对转子结构的静平衡方程进行求解,然后研究0.8mm橡胶涂层转子和无橡胶涂层转子在扭矩作用、流固耦合、热固耦合以及流热固耦合条件下等效应力和等效弹性应变的分布规律,验证了0.8mm橡胶涂层转子在力学性能、压缩机气密性等方面的优势。