[統(tǒng)招碩士]碩士開題報(bào)告

1、學(xué)科代碼080201編 號碩士學(xué)位論文開題報(bào)告學(xué) 號：122080201004研 究 生：李傳恒導(dǎo) 師：劉濤研究方向：復(fù)雜型面設(shè)計(jì)理論論文題目：渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露模擬與分析學(xué) 科：機(jī)械制造學(xué)院(部)：機(jī)電工程學(xué)院入學(xué)時(shí)間：2012 年 08月開題時(shí)間：2014 年 01 月 12 日2014年01月12日填 報(bào) 說 明一、開題報(bào)告中的一至七項(xiàng)必須采用計(jì)算機(jī)輸入和打印，開題報(bào)告格式可在研究生部網(wǎng)址二、開題報(bào)告為A4大小，于左側(cè)裝訂成冊。各欄空格不夠時(shí)，請自行加頁。三、開題答辯成績（即每個學(xué)生開題報(bào)告評審表的平均成績）由學(xué)院（部）研究生專干填寫，學(xué)院負(fù)責(zé)人簽署是否同意開題的意見。五、開題報(bào)告通過后

2、，分別由研究生、導(dǎo)師、學(xué)院（部）和研究生院各存檔一份。學(xué)位論文題目渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露模擬與分析課 題 來 源國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目一、課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述（一）課題意義：渦旋壓縮機(jī)被譽(yù)為第三代壓縮機(jī)，以其結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微震低噪和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于空調(diào)、制冷、各種氣體壓縮、增壓器、真空泵和液壓泵等產(chǎn)品。隨著工業(yè)的發(fā)展，和人們節(jié)約能源意識的提高，低耗能、高效率的壓縮機(jī)越來越受到人們的青睞。但其泄漏問題仍然是阻礙渦旋壓縮機(jī)發(fā)展的主要障礙1。因此，提高渦旋壓縮機(jī)的容積效率，特別是減少工作過稱的泄漏量，是值得研究的一個方面。渦旋壓縮機(jī)的壓縮腔與外界之間以及壓縮腔之間存在著氣體質(zhì)量

3、的交換，這種質(zhì)量交換稱之為泄露。渦旋壓縮機(jī)在吸氣過程中存在著泄露，這種與外界進(jìn)行的氣體質(zhì)量交換稱為外泄露。外界是指壓力大于吸氣壓力的高壓氣體，當(dāng)高壓氣體進(jìn)入吸氣腔內(nèi)膨脹并占據(jù)吸氣空間，使得渦旋壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣量減少，所以外泄露會增加功耗，會影響到渦旋壓縮機(jī)的吸氣量，后果是降低了制冷壓縮機(jī)的制冷量；同樣，渦旋壓縮機(jī)各壓縮腔之間、壓縮腔與背壓腔之間也會發(fā)生泄漏，這種氣體泄露稱為內(nèi)泄漏，高壓壓縮腔中的氣體泄漏到低壓壓縮腔內(nèi)，壓力要降低，再由低壓狀態(tài)重新被壓縮到高壓狀態(tài)，均要消耗功率。因此，內(nèi)泄漏的直接后果是要大大增加渦旋壓縮機(jī)的功耗。泄漏問題與密封技術(shù)密切相關(guān),密封技術(shù)雖然不是領(lǐng)先性技術(shù),但往往是決

4、定性關(guān)鍵技術(shù), 密封還直接關(guān)系到能源和物料的節(jié)約問題,在整個能源消耗中,各種流體動力機(jī)械占據(jù)的比例較大,這些機(jī)械的內(nèi)漏或外漏,往往造成容積效率降低,其功率損失達(dá)總功率的10%以上,小型機(jī)器甚至達(dá)40%50%。因此研究泄漏問題對于提高壓縮機(jī)軸端密封運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性,降低物料和能源的消耗對于提高壓縮機(jī)效率，減少功耗，以及對于提高機(jī)械加工質(zhì)量具有指導(dǎo)作用，具體現(xiàn)實(shí)意義如下：1有助于準(zhǔn)確地分析渦旋壓縮機(jī)的氣體損失和動力損失；2提高了渦旋壓縮機(jī)的性能，是降低企業(yè)某生產(chǎn)成本的渠道之一；3可以為渦旋齒型線參數(shù)的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)；4對壓縮機(jī)的密封有指導(dǎo)意義。（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述：渦旋壓縮機(jī)最早于190

5、5 年提出, 但由于加工手段和工藝設(shè)備的局限性沒有得到深入的研究和發(fā)展。直到20 世紀(jì)70 年代, 能源危機(jī)的加劇和高精度數(shù)控銑床的出現(xiàn), 為渦旋機(jī)械的發(fā)展帶來了機(jī)遇。美國 ADL 公司 1973 年首次提出渦旋氮?dú)鈮嚎s機(jī)的研究報(bào)告, 并證明了渦旋壓縮機(jī)具有其它壓縮機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。1982 年, 日本三電公司開始批量生產(chǎn)汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī), 其后日立公司、三菱電氣、大金、松下、美國的谷輪公司和特靈公司也開始批量生產(chǎn)渦旋壓縮機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì), 谷輪公司又推出了一種新的數(shù)碼渦旋壓縮機(jī), 使空調(diào)器不必使用昂貴的變頻控制器就能實(shí)現(xiàn)制冷量在 10% 100%范圍內(nèi)的無級調(diào)節(jié)。19931998 年整個壓

6、縮機(jī)市場只增長了 5. 2%, 渦旋壓縮機(jī)卻增加了26%, 1998 年底柔性渦旋壓縮機(jī)的產(chǎn)量已經(jīng)突破了1200 萬臺。我國 1983 年以后才開始渦旋壓縮機(jī)的研制工作, 1987 年試制出第 1 臺渦旋空氣壓縮機(jī)。目前渦旋壓縮機(jī)的研究制造主要集中在美國、日本、中國和韓國。在研究領(lǐng)域，先后有蘭州理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、機(jī)械部通用機(jī)械研究所以及一些其它的院、所和工廠對渦旋技術(shù)進(jìn)行規(guī)模研究，在理論研究和工程實(shí)踐上取得了一定的成果。在生產(chǎn)方面，廣州萬寶壓縮機(jī)股份公司引進(jìn)了日立公司年產(chǎn)12萬臺單元空調(diào)用全封閉渦旋壓縮機(jī)的生產(chǎn)線3，考普蘭公司在蘇州投資建設(shè)了年產(chǎn)100萬臺5HP渦旋壓縮機(jī)的生產(chǎn)線。近年來

7、研究渦旋壓縮機(jī)的論文不斷增多, 研究內(nèi)容主要集中在渦旋壓縮機(jī)的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。1.渦旋壓縮機(jī)型線的研究現(xiàn)狀 渦旋壓縮機(jī)能夠正常工作的條件就是動渦盤與靜渦盤在壓縮腔內(nèi)能夠嚙合。而基于渦旋體直壁等高的形狀特性, 在幾何計(jì)算時(shí)完全可以僅討論其投影的渦線, 即把空間嚙合問題轉(zhuǎn)化為平面嚙合問題。常見的渦旋型線有基圓漸開線、正多邊形漸開線、線段漸開線、半圓漸開線、阿基米德螺旋線、代數(shù)螺旋線、變徑基圓漸開線、包絡(luò)型線、以及通用型線等。由于圓的漸開線容易加工, 并且該型線的壓縮機(jī)有良好的工作性能, 所以目前應(yīng)用的型線以圓漸開線為主。為同時(shí)發(fā)揮

8、不同類型型線的優(yōu)勢，近年來出現(xiàn)了組合型線，即在同一渦圈上采用兩段或多段不同類型的型線連接為光滑型線。例如，王國梁等人提出由大、小圓弧和直線交替，構(gòu)成了雙圓弧加直線的組合型線，并建立了型線基本理論，與漸開線相比該型線具有較大的有效容積比，較小的內(nèi)容積比13；劉振全、王君等人對圓漸開線和圓弧組合型線生成方法和特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并建立了其組合型線的幾何理論，建立了相應(yīng)的型線方程2；文獻(xiàn)7提出了通用型線的概念，即采用法向分量和切向分量表達(dá)型線的方法，表達(dá)常用的典型型線，并通過法向等距平移的方法擴(kuò)展出新型型線，并建立便于優(yōu)化的通用數(shù)學(xué)模型。2. 計(jì)算流體動力學(xué)及網(wǎng)格技術(shù)渦旋壓縮機(jī)中的應(yīng)用利用計(jì)算流體

9、動力學(xué)軟件Fluent，可以分析渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部氣體的泄露狀態(tài)，文獻(xiàn)14討論了Fluent在某氣田群的海上平臺可燃?xì)庑孤┑膽?yīng)用，并進(jìn)行了模擬計(jì)算，并進(jìn)行分析、判斷和預(yù)測氣體泄漏后所影響到的擴(kuò)散區(qū)域，可見計(jì)算流體動力學(xué)應(yīng)用廣泛，特別適合氣體的有關(guān)模擬和分析，相比之下，對渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露氣體的研究，可以采用同樣地方法進(jìn)行研究分析。研究渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露，最重要的是要研究內(nèi)部流場。采用局部彈性變形與網(wǎng)格重劃的 CFD 動網(wǎng)格技術(shù)，可以對渦旋壓縮機(jī)動態(tài)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并計(jì)算得到了渦旋壓縮機(jī)隨時(shí)間周期變化的質(zhì)量流量、流場分布及壓力、溫度分布，觀測到渦旋壓縮機(jī)內(nèi)旋渦生成、運(yùn)動、增大或縮小等現(xiàn)象16。文獻(xiàn)

10、25則由連續(xù)方程、動量方程、能量方程、狀態(tài)方程得到了徑向泄漏模型和切向泄露模型。黃 思28等人將CFD動網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用到滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)動態(tài)流場的數(shù)值模擬,得到了壓縮機(jī)流量值隨時(shí)間變化的諧波規(guī)律，捕捉到滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)工作過程中的旋渦,以及旋渦的生成、運(yùn)動、增大或縮小的過程, 這些結(jié)果可為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的優(yōu)化。Fluent動網(wǎng)格技術(shù)還被用到模擬分析微型齒輪泵內(nèi)流場，為齒輪泵流場問題的仿真提供便利,為微型齒輪泵的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)24。綜合來講，計(jì)算流體動力學(xué)的動網(wǎng)格技術(shù)，可以方便解決流體速度、壓力變化以及流態(tài)模擬分析。3.壓縮機(jī)氣體泄露研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)4討論了用于預(yù)測泄露比率以及

11、頂端間隙和泄漏比率之間的關(guān)系的四個理論模型,即噴嘴流模型，F(xiàn)anno流模型，基于不可壓縮和粘性流理論的Ishii模型,一維穩(wěn)態(tài)層流模型（Fagerli的模型）,文獻(xiàn)5研究了等熵模型和Fanno模型對渦旋壓縮機(jī)熱力學(xué)性能的影響。與Fanno模型進(jìn)行比較，等熵流模型顯示一個更大的質(zhì)量流率，通過使用CFD軟件，F(xiàn)anno模型則更準(zhǔn)確，這兩個泄漏模型之間的差異隨著間隙的增大而變大。在渦旋壓縮機(jī)的功率損失中，由于泄露引起的損失占很大的比重，因此關(guān)于泄露的研究也在不斷地深入，由于研究渦旋壓縮機(jī)實(shí)際工作狀況的復(fù)雜性，文獻(xiàn)6研究了切向泄露，對徑向間隙引起的切向泄露進(jìn)行了兩項(xiàng)研究并獲得了基本數(shù)據(jù)。在該研究中，首

12、先通過實(shí)驗(yàn)獲取壓縮機(jī)在實(shí)際工作狀況中的特點(diǎn)，對切向泄露量進(jìn)行了測量，從實(shí)驗(yàn)值中獲得流量系數(shù)。如果不考慮泄露路徑的形狀、徑向間隙、壓力條件，那么流量系數(shù)的值是恒定的。通過運(yùn)用所得系數(shù)，模擬分析了切向泄露對壓縮機(jī)在不同工作狀況下的影響，以及在實(shí)際工作條件下的泄漏量和切向泄漏對渦旋壓縮機(jī)性能的影響。該研究為壓縮機(jī)切向泄露提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及對壓縮機(jī)泄露的深入研究提供了參考。在文獻(xiàn)7中，提到切向泄露和徑向泄露，并對它們的各自的特點(diǎn)進(jìn)行研究，為了研究實(shí)際工作狀況下復(fù)雜的頂端泄露狀況，實(shí)驗(yàn)中采用間接的流量測量方法，并應(yīng)用頂端泄露模型來分析了軸向和切向泄露，通過理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比分析，無油條件下也得到

13、了驗(yàn)證。由此可得到在壓縮比，旋轉(zhuǎn)角，排氣壓力，頂端間隙和泄漏點(diǎn)狀態(tài)下的泄漏量。陳志明 熊則男等人，以過程方程、動量方程、狀態(tài)方程和連續(xù)性方程為基礎(chǔ)結(jié)合小間隙內(nèi)氣體流動特點(diǎn),將壓縮機(jī)內(nèi)氣體泄漏視為有摩擦的流動過程,提出了計(jì)算氣體泄漏量的模型8，這為氣體泄露研究提供了計(jì)算模型，為定量化研究提供了新方法。文獻(xiàn)9 建立了無油潤滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)的泄露模型, 根據(jù)型線的幾何理論計(jì)算了一個周期內(nèi)泄漏線的長度, 分析了在工作過程中泄漏線的變化, 泄漏線長度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化, 以及泄露量隨排氣壓力, 曲柄轉(zhuǎn)角的變化情況。通過模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析了無油潤滑的雙渦旋空氣壓縮機(jī)的泄漏間隙, 由于缺少了潤滑油的密封作用

14、, 泄漏現(xiàn)象較有油潤滑嚴(yán)重, 容積效率相對較低, 散熱效果較差。在文獻(xiàn)10中，分析討論了不同的氣體溫度、泄漏壓差、最大泄漏量下空氣、CO2、R22、R11, nC4H10與最小密封間隙的關(guān)系，為各種不同用途渦旋壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)提供合理的密封間隙, 為使用現(xiàn)有渦旋壓縮機(jī)樣機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行?；O(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。辛電波，馮健美等人，搭建了微小間隙內(nèi)油氣兩相流動特性試驗(yàn)研究裝置, 通過改變泄漏間隙和泄漏壓力差 /壓力比及油氣體積比, 借助高速攝影獲得了微小間隙內(nèi)油氣兩相流動的流型, 得到了氣體泄漏量隨泄漏間隙大小和泄漏壓力差 /壓力比變化的關(guān)系，解釋了流型特征對泄漏的影響11。氣體泄漏擴(kuò)散過程的仿真，比

15、較有名的模型有稠密氣體擴(kuò)散模型（Dense Gas Dispersion Model, DEGADIS）,計(jì)算流體動力學(xué)（Computional Fluid Dynamics, CFD）,概率密度模型（ProbabilityDensity Function, PDF)和三維有限元模型（3-D Finite Element Model，F(xiàn)EM3）等。在模型中有k 、k 、k 等幾種情形，其中k 湍流模型應(yīng)用最為廣泛12-14。三維有限元模型是基于氣體擴(kuò)散的具體物理過程，用湍流統(tǒng)計(jì)理論來仿真氣體泄漏擴(kuò)散問題，模型具有較好的擴(kuò)展性，且仿真計(jì)算結(jié)果精度高，適用于絕大部分的氣體泄漏擴(kuò)散仿真問題，但是在實(shí)

16、際操作過程中還需要進(jìn)行必要的簡化。綜上所述，在當(dāng)前渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)研究中，重點(diǎn)主要是拓寬渦旋壓縮機(jī)的使用范圍，擴(kuò)大渦旋壓縮機(jī)的容量和壓縮比，以及在保證壓縮機(jī)正常工作的前提下，提高壓縮機(jī)容積效率，減少泄露量，節(jié)約能源。能源是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)四個現(xiàn)代化以提高我國人民生活水平的先決條件。我國面臨日益明顯的對于能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，為了應(yīng)對這樣的挑戰(zhàn)，我國的策略是加緊進(jìn)行綜合的應(yīng)對策略研究，大力促進(jìn)能源節(jié)約，發(fā)展低碳和無碳的替代能源。因此發(fā)展能源利用率高、低泄漏量渦旋壓縮機(jī)顯得尤為重要，并且對提高渦旋盤的加工精度，改善渦旋壓縮機(jī)的工作性能和效率，提供理

17、論依據(jù)和指導(dǎo)。二、課題研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵性問題（一）課題研究的目標(biāo)：本課題對渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露進(jìn)行研究分析，通過對泄漏通道的工質(zhì)流態(tài)分析，初步確定泄露模型，然后建立數(shù)學(xué)模型。利用Fluent軟件，對動、靜渦盤間隙流體進(jìn)行模擬。目的是根據(jù)得到流體的壓力、速度分布1619圖像，確定間隙流體流動狀態(tài),分析油膜動壓效應(yīng)，為研究渦旋壓縮機(jī)的潤滑與摩擦，以及型線的設(shè)計(jì)和實(shí)際加工提供理論指導(dǎo)。（二）課題研究的內(nèi)容：一渦旋壓縮機(jī)在工作過程中,動靜渦盤嚙合處存在微小間隙,壓縮腔存在壓力差,加之高轉(zhuǎn)速,高壓力等因素的影響,氣體流過間隙的流動狀態(tài)比較復(fù)雜,主要研究兩種流動狀態(tài)，即層流和湍流。對這兩種流

18、態(tài)，分別進(jìn)行理論分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為以后的模擬仿真提供必要的參數(shù)。二合理選擇參考系。對于有旋轉(zhuǎn)元件下的流場，利用Fluent軟件時(shí)，通常采用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系進(jìn)行計(jì)算,設(shè)置旋轉(zhuǎn)參考系的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)軸為實(shí)際旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)軸,并認(rèn)為流體的流動和旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)動相對于旋轉(zhuǎn)參考系是穩(wěn)定的,進(jìn)而對問題進(jìn)行簡化。三結(jié)合動壓理論和密封理論，分析由模擬仿真所得到的壓力、速度圖形結(jié)果，并與相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，確定結(jié)果的正確性。（三）擬解決的關(guān)鍵問題：三維有限元模型是基于具體泄漏過程而建立的，理論上說三維有限元模型能夠解決各種條件下的氣體泄漏過程及仿真問題，精度也較高，很適合求解具有復(fù)雜邊界條件的封閉空間中的氣體

19、泄露問題。但該模型公式、參數(shù)都較多，模擬仿真過程復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)比較困難。在仿真計(jì)算時(shí)，還需迭代處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，計(jì)算量非常大。所以該課題的關(guān)鍵性問題是，要結(jié)合渦旋壓縮機(jī)實(shí)際工況要求，化簡三維有限元模型，在模型的計(jì)算復(fù)雜度與結(jié)果的精度之間求得平衡，適當(dāng)降低計(jì)算的復(fù)雜度。三、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、試驗(yàn)方案及其可行性分析（一）擬采取的研究方法：1理論分析對微小間隙流場進(jìn)行理論分析，建立物理模型,得到各自的控制方程。為以后數(shù)值模擬提供相應(yīng)模型和參數(shù)。2.利用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬仿真對已經(jīng)參數(shù)化的氣膜流場進(jìn)行數(shù)值模擬，利用前處理Gambit軟件建立三維模型，對流體膜厚度方向單獨(dú)劃分網(wǎng)格，然后應(yīng)用Fluen

20、t軟件對氣體流動狀態(tài)進(jìn)行模擬，得到相關(guān)模擬圖形。邊界條件方面，考慮粘性力和慣性力的作用,采用標(biāo)準(zhǔn)壁面條件和速度無滑移條件，動渦旋盤表面處的壁面邊界條件采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。3.對結(jié)果分析綜合1）根據(jù)所得模擬圖形得到流動因子 1827有關(guān)參數(shù), 進(jìn)而確定渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部泄露流態(tài)。2）將模擬時(shí)得到的泄漏量與其相同工況下試驗(yàn)所測得的泄漏量進(jìn)行對比，分析結(jié)果的可靠性。（二）技術(shù)路線：對于渦旋壓縮機(jī)壓縮腔的仿真步驟主要包括以下幾個內(nèi)容：建立幾何模型、網(wǎng)格剖分、設(shè)定相關(guān)參數(shù)、有限元計(jì)算求解以及結(jié)果的可視化處理。幾何模型簡化網(wǎng)格劃分并設(shè)定仿真參數(shù)值獲取幾何數(shù)據(jù)，Gambit建立三維幾何模型對計(jì)算結(jié)果視化處理利用Fl

21、uent仿真到步長數(shù)?YN圖1.2三維有限元模型仿真流程開 始結(jié) 束（三）實(shí)驗(yàn)方案：以本課題所選漸開線-高次曲線變截面渦旋壓縮機(jī)作為研究對象：（1）確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)定的工作條件；（2）通過流體的相關(guān)知識建立流體控制方程；（3）應(yīng)用相關(guān)軟件建立微小間隙泄露模型；（4）進(jìn)行仿真分析，得到泄露區(qū)域的壓力及速度發(fā)布圖像；（5）進(jìn)行驗(yàn)證性分析：通過與已有的樣機(jī)性能測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及相關(guān)理論、經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證理論模型的正確性，并對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析綜合。（四）可行性分析：1.本課題研究過程中，將高次曲線壓縮機(jī)3738作為研究對象，通過型線方程可以更準(zhǔn)確的分析動、靜盤嚙合處微小間隙的氣體流動43-45。2.在流體力學(xué)

22、中由于氣體是易壓縮流體，而研究狀況又屬小間隙內(nèi)泄露氣體的流動，所以在計(jì)算氣體泄漏量時(shí)同時(shí)考慮到粘性力和慣性力，采用粘性力與慣性力耦合分析，這樣的計(jì)算模型更符合實(shí)際工作狀況，可以提高計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度。3.F l u e n t 軟件是目前先進(jìn)的商業(yè) C F D 軟件之一，廣泛運(yùn)用于流體計(jì)算中， Fluent軟件是用來模擬和研究復(fù)雜幾何區(qū)域內(nèi)流體流動，它有結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格格式多種多樣，仿真結(jié)果可信度高。四、課題的創(chuàng)新性1.研究對象為變截面渦旋壓縮機(jī)渦旋腔為研究對象,型線選用漸開線- 高次曲線。2.同時(shí)考慮粘性力和慣性力的計(jì)算模型,將慣性力與粘性力進(jìn)行耦合分析，運(yùn)用CFD技術(shù)對變截面微小

23、間隙流態(tài)45進(jìn)行仿真，以提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度。五、計(jì)劃進(jìn)度、預(yù)期進(jìn)展和預(yù)期成果5.1論文計(jì)劃進(jìn)度表序號項(xiàng)目內(nèi)容和要求起止時(shí)間1查閱文獻(xiàn)搜集資料查閱、搜集渦旋壓縮機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)的國內(nèi)外最新資料，根據(jù)課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀的分析，對研究方向進(jìn)行初步理論論證。2013.092013.112開題報(bào)告撰寫開題報(bào)告，包括課題的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀的綜述、研究目標(biāo)、研究內(nèi)容、要解決的關(guān)鍵問題、研究方法、技術(shù)路線及創(chuàng)新性。2013122014013建立渦旋壓縮機(jī)流體控制方程熟悉流體力學(xué)Fluent等相關(guān)軟件，并建立標(biāo)準(zhǔn)k-湍流模型2014022014074基于粘性力和慣性力耦合的渦旋盤有限元分析求解出符合渦旋壓縮機(jī)微小間隙

24、泄露流體的壓力、速速分布規(guī)律，通過與已有的樣機(jī)性能測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證理論模型的正確性并與發(fā)表論文1-2篇。2014082015. 025撰寫畢業(yè)論文對所搜集的資料，渦旋壓縮機(jī)的高次型線數(shù)學(xué)模型，及軟件模擬仿真所得泄露模型結(jié)果，進(jìn)行綜合分析、整理、總結(jié)，按要求撰寫論文。2015032015046學(xué)位論文答辯向?qū)＜医榻B課題的整體設(shè)計(jì)思路，對專家的提問進(jìn)行回答，接受他們對本課題的鑒定。201504201505備注本計(jì)劃在實(shí)際實(shí)施過程中根據(jù)具體工作情況可能會有所調(diào)整。5.2預(yù)期成果：1.本課題的研究成果主要是以論文的形式出現(xiàn)；2.在核心期刊上發(fā)表1-2篇學(xué)術(shù)論文；3.完成碩士學(xué)位（畢業(yè)）論文，通過碩士學(xué)

25、位論文答辯。六、與本課題有關(guān)的工作積累、已有的研究工作成績通過近期查閱資料，已對本課題的研究內(nèi)容在整體上有了明晰的認(rèn)識。在閱讀大量有關(guān)渦旋壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)資料后，對渦旋壓縮機(jī)的泄露問題有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。并通過努力學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握課題研究中所使用的軟件如Pro/E、ANSYS、Fluent、MATLAB等，為課題的進(jìn)一步研究打下了初步的基礎(chǔ)。七、研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算計(jì)劃和經(jīng)費(fèi)落實(shí)情況課題研究工作得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。八、參考文獻(xiàn)1 楊驊,屈宗長.渦旋壓縮機(jī)泄漏研究綜述J.流體機(jī)械,2003,(第11期).2 王君, 劉振全, 李超. 渦旋壓縮機(jī)漸開線和圓弧組合型線的設(shè)計(jì)計(jì)算J. 流體機(jī)械, 20

26、04, V01. 32(10): 10- 13. 3 屈宗長, 樊靈, 王迪生. 通用型線渦旋壓縮機(jī)的幾何理論J. 西安: 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 1995, (11): 39- 42. 4 Lee B.C,Yanagisawa T,Fukuta M,Choi S.A Study On The Leakage Characteristics Of Tip Seal Mechanism In The Scroll Compressor (C).InternationalCompressorEngineeringConference. Purdue,2002. 5 Kang D.J,Kim J.W,S

27、ohn C.B.Effects Of Leakage Flow Model On The Thermodynamic Performance Of A Scroll Compresor(C).International Compressor Engineering Conference. Purdue,2002.6 Cho N.K,Youn Y,Lee B.C,Min M.K.The Characteristics of Tangential Leakage in Scroll Compressors for Air-Conditioners(C).International Compress

28、or Engineering Conference.Purdue,2002. 7 Youn Y,Cho N.K,Lee B.C,Min M.K.The Characteristics of Tip Leakage in Scroll Compressors for Air Conditioners(C).InternationalCompressorEngineeringConference. Purdue,2000. 8 陳志明,熊則男,喬宗亮.壓縮機(jī)內(nèi)氣體泄漏量計(jì)算模型J.流體機(jī)械,1994,(4).9 梁高林,劉振全.無油潤滑雙渦圈渦旋空氣壓縮機(jī)的泄漏研究J.流體機(jī)械,2007,(3).

29、10 王煥然,周雷,金光熹,張小軍.渦旋壓縮機(jī)密封間隙的定量化研究J.壓縮機(jī)技術(shù),1997,(5).11 辛電波,馮健美,賈曉晗,彭學(xué)院.微小間隙內(nèi)油氣兩相泄漏的試驗(yàn)研究J.潤滑與密封,2008,(11).12 蔣晶晶.復(fù)雜封閉空間中氣體泄漏擴(kuò)散的三維仿真.碩士學(xué)位論文，華中科技大學(xué)，2011.13 王國梁，李連生，張薇, 等. 一種新型渦旋型線幾何理論研究J. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 37(5): 499- 503. 14 劉欣,衛(wèi)宏遠(yuǎn).可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散的 CFD模擬研究D.天津大學(xué)化工學(xué)院.2011.05.15 殷俊, 楊美傳, 馮鑒. 基于熱應(yīng)力場耦合的渦旋壓縮機(jī)動渦旋盤有限元分

30、析J. 壓縮機(jī)技術(shù), 2011, (6): 6- 9. 16 肖根福,劉國平,王俊亭,宋紅滾.基于動網(wǎng)格的渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值模擬J.機(jī)床與液壓,2013,(1).17 韓坤,唐景春,高才.渦旋壓縮機(jī)動渦旋盤熱彈性耦合分析J.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,(7).18 于雪興，富影杰.基于CFD的螺旋槽干氣密封微間隙流密封蜜封性能研究D.蘭州理工大學(xué)， 2010.19 李超,羅輝,張蕓豫.不同渦旋型線壓縮腔流場的模擬分析J.壓縮機(jī)技術(shù),2009,(4).20 王潔瑩, 梅寧，鄭婷，丁肖媛.應(yīng)用CFD于渦旋壓縮機(jī)的工作模擬A.中國工程熱物理學(xué)會熱機(jī)氣動熱力學(xué)C. 2009.21 王

31、志健,杜佳佳.動網(wǎng)格在固體火箭發(fā)動機(jī)非穩(wěn)態(tài)工作過程中的應(yīng)用J. 固體火箭技術(shù),2008,(4).22 岳向吉,巴德純,蘇征宇,張宇.基于動網(wǎng)格的滾動活塞壓縮機(jī)泵腔流動瞬態(tài)模擬J.東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,( 4 ).23 江帆,陳維平,王一軍,區(qū)嘉潔.基于動網(wǎng)格的離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬J.流體機(jī)械,2007,(7).24 張鍇,翟俊霞,陳嘉南,趙云文.微型齒輪泵內(nèi)流場的動網(wǎng)格模擬和分析J.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011,(1).25 張立群,羅友平,劉永波.渦旋壓縮機(jī)工作特性的研究J.流體機(jī)械,2003,(3).26 馮健美,屈宗長,李心偉.渦旋壓縮機(jī)排氣過程的三維數(shù)值模擬計(jì)算J.西安

32、交通大學(xué)學(xué)報(bào),2004,(11).27 羅輝, 李超.渦旋壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)部流場的模擬分析.蘭州:蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院.2009.28 黃思,楊國蟒,蘇麗娟.應(yīng)用動網(wǎng)格技術(shù)模擬分析滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的瞬態(tài)流動J.流體機(jī)械,2010,(1).29 A. R. Torabi,M. Bayati.Failure Analysis and Repair of a Catastrophically Damaged Gas Turbine Compressor Disk Using SEM Technique and CFD AnalysisJ.Journal of Failure Analysis and

33、 Prevention,2012,12(4) :391-401.30 Suthep Kaewnai,Manuspong Chamaoot,SomchaiWongwises.Erratum to Predicting performance of radial flow type impeller of centrifugal pump using CFD. JMST, 2009,23(8):16201627.31 Marco Chiodi.An Innovative 3D-CFD-Approach towards Virtual Development of Internal Combustion EnginesM. Germany :Vieweg+Teubner Verlag ,2011.32 張立毅,胡浩,李勇健,吳棹舟.美國艾默生公司壓縮機(jī)應(yīng)用技術(shù)講座：第二十一講 谷輪“低溫強(qiáng)熱渦旋”在熱泵式空調(diào)器中的應(yīng)用（1）J.制冷技術(shù),2007,(1). 33 馮健美,屈宗長.渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢和關(guān)鍵技術(shù)J.中國機(jī)械工程,2002,(19-24).34