基于数值仿真的往复式压缩机进气阀参数研究

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1、30FLUIDMACHINERYVo1．41，No．10，2013文章编号：1005—0329(2013)10—0030—06基于数值仿真的往复式压缩机进气阀参数研究张琴。张慢来，周志宏，廖锐全(长江大学，湖北荆州434023)摘要：应用计算流体动力学方法(CFD)对往复式压缩机进气阀的工作过程进行内流场的瞬态数值模拟，确定了膨胀、进气过程中温度场、压力场、速度场等物理场的分布，研究了曲轴转速、弹簧刚度对进气阀工作特性的影响。计算结果表明：进气阀工作过程的仿真必须对膨胀和进气过程进行连续动态模拟以确定工作特性；对于一定结构的进气阀，当弹簧刚度由455N／m增大到8000N／m时，压

2、缩机进气量从11．3×10m’降至8．8×10m，因为泄漏，在刚度为2000N／m时具有最大实际吸人量11．2×10I3m；当曲轴转速由30Of／rain提高到2000r／min时，实际吸入量由11．6x10m’降至8．6×10m；从避免阀片颤振、降低瞬时流量波动、限制关闭滞后角和泄漏量以及提高实际吸入气量等方面综合考虑，较合理的弹簧刚度在2000N／m左右，大于原设计的455N／m。通过对进气阀的数值模拟，为优化弹簧刚度、进一步分析变转速下气阀的工作性能提供了依据。关键词：往复式压缩机；计算流体动力学；流一热一固；曲轴转速；弹簧刚度中图分类号：TH45；TB652文献标识码：Ad

3、oi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．10．007StudyonParametersofReciprocatingCompressorInletValveBasedonNumericalSimulationZHANGQin，ZHANGMan-lai，ZHOUZhi-hong，LIAORui-quan(YangtzeUniversity，Jinzhou4340231，China)Abstract：In0rdertostudytheinfluencesofcrankspeedandspringstifnessontheperformanceofrecipro

4、catingcompressorsuctionvalve，thefluid—thermal·structuremulti—physicscouplingsimulationbasedonComputationalFluidDynamicsmethodisemployedtodeterminethetemperature、pressure、velocityfieldsduringexpansionandsuction．Thesimulationresultsshowthattheairinflowisform11．3×10一mto8．8×10一mwhenthespringstifne

5、ssraisesfrom455N／mto8000N／mforaspecialcompressor．butthemaximalnetimportairvolumeintheintakeprocessis11．2×10。matastifnessof2000N／mfortheleak—age．Besides．tl1enetairinflowdropsfoITU11．6×10-3mto86×10-3m3whenthecrankshaftspeedraisedfrom300r／minto．2000r／min．Therefore．theperformanceofsuctionvalvecanb

6、eimprovedbyadjustingthespringstiffnes~andthecrankshaftspeedtoavoidvalveflutter，reducethetransientfluxfluctuation，limitthedelay·closingandleakageofsuctionvalve，andincreasethenetairflow．Thepreferablespringstifnessandcrankshaftspeedareabout2000N／m，whichislargerthantheoriginalstifness455N／m．Throug

7、hthemulti·physicscouplingsimulation，thevalidreferenceisprovidedforoptimizingspringstiffnessandinves-tigatingtheinletvalveatvariablespeeds．Keywords：reciprocatingcompressor；computationalfluiddynamics；fluid-thermal-structure；crankshaftspee