爪式流体机械新型转子型线构建及其工作特性研究.pdf

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1、中图分类号：TH48单位代码：10425学号：S10040701爪式流体机械新型转子型线构建及其工作特性研究ConstructionofaNewRotorProfileandWorkingCharacteristicforClaw-TypeFluidMachineryCharacteristics学科专业：动力工程及工程热物理研究方向：化工过程机械作者姓名：刘凯指导教师：郝点副教授王君副教授二〇一三年六月ConstructionofaNewRotorProfileandWorkingCharacteristicf

2、orClaw-TypeFluidMachineryCharacteristicsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuKaiSupervisor：DeputyProf.HaoDianDeputyProf.WangJunCollegeofChemicalEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)摘要现有爪式流体机械转子型线，在爪顶处与爪顶端圆弧相连接处存在两个不连续的尖点，工作中实现点与曲线啮合的缺陷。

3、本论文根据双回转运动下的共轭型线啮合理论，构建出一种新型爪式转子型线并得到其全部型线方程，由圆弧与摆线的法向等距曲线光滑连接构成，在爪顶处不存在尖点，工作中实现圆弧与曲线相啮合，具有工作啮合密封性好、余隙容积小，能够适用更高压力和温度等优点，提高了转子的性能和使用寿命。分析了爪式流体机械的工作过程特性，对其特有的混合过程进行了详细分析，建立新型爪式转子压缩机工作过程的热力学模型，并计算了新型爪式转子转动所形成的周期性容积变化规律对压缩机工作过程特性的影响，得到其工作过程中容积腔内的压力与温度变化的规律和容积周期性

4、变化之间的关系。研究了新型转子的爪式压缩机工作过程中具有移动边界、气体压缩流动和工作腔容积周期性变化等特征的气体非定常流动的数值模拟方法，得到压力场、温度场的分布和进出口气体流速分布。研究了爪式压缩机增压热力过程的泄漏流动特性，得到了不同啮合间隙下的气体增压过程的压力和质量的参数变化规律。将数值模拟得到的温度场和压力场进行离散化处理作为载荷的条件，对爪式转子受力计算方法，得到了爪式转子的应力场分布，研究了其工作过程中流动与转子受力相互影响的单项流固耦合问题，找出了受应力集中的位置和应力最大值的部位。与原有尖点的爪

5、式转子型线在工作过程、转子受力等方面进行对比，证实其优越性能。关键词：新型爪式转子；型线构建；工作过程特性；数值模拟；受力分析IConstructionofaNewRotorProfileandWorkingCharacteristicforClaw-TypeFluidMachineryCharacteristicsLiukai（PowerEngineeringandEngineeringThermophysics）DirectedbyDeputyProf.HaoDianandWangJunAbstractTos

6、olvetheproblemofthepresentprofileofclaw-typefluidmachinery:realizingthemeshingofthecurveandtwosharppointsonthetipoftherotor.Anewprofileoftherotorisconstructedaccordingtothemeshingtheoryofthedoublerotarymotion,andtheirequationsaregained.Thenewprofileisconnecte

7、dsmoothlybynormalequidistantcurvesofarcandcycloid,withoutsharppointsandrealizingthemeshingofarcandthecurves.Alsotherotorpossessesthecharacteristicofstablemeshing,smallremaininggap,weakvibrationandlownoise,andbearshigherpressureandtemperature.Theworkingcharact

8、eristicsoftheclaw-typefluidmachineryareanalyzedindetail,especiallythespecialmixingprocess.Thethermodynamicmodeloftheworkingcompressorisestablished.Theeffectofcyclicalchangesinthevolumeont