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双向流固耦合下双螺杆压缩机转子强度研究

作者：侯旋. 日期：2023-09-20/span> 浏览：467 查看PDF文档

双向流固耦合下双螺杆压缩机转子强度研究*

侯旋

(运城职业技术大学文化创意与旅游学院,山西运城 044000)

摘要:在双螺杆压缩机工作过程中,螺杆容易产生干涉、磨损及抱死等问题,为此,提出了一种基于双向计算流体动力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)流固耦合计算方法,对单、双向流固耦合下双螺杆压缩机螺杆结构的强度及振动特性进行了研究。首先,以NS方程为基础,基于kε湍流模型,利用有限体积法,对双螺杆压缩机的流场进行了求解,得到了其气动载荷,并在system coupling中采用守恒型插值法,将气动载荷作为螺杆的外载荷,求解了螺杆结构的平衡方程,得到了位移场;然后,将位移场作用在流场上,反复进行流场与结构场的数据交换;最后,在流场和结构共同收敛后,得到了螺杆的位移、应力以及模态分布。研究结果表明:压缩机流场压力与螺杆受到的气动载荷分布趋势相同;双向流固耦合下,螺杆的变形和应力均大于单向流固耦合下的变形和应力,两种耦合下螺杆的一阶模态频率对应的转速为14880r/min,远大于螺杆的最大转速,因此不会发生共振。该研究结果可为螺杆压缩机的结构优化提供新思路。

关键词:螺杆压缩机;机械强度;计算流体动力学;计算结构动力学;振动特性;位移场;变形和应力

中图分类号:TH45文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)07-1130-07

侯旋.双向流固耦合下双螺杆压缩机转子强度研究[J].机电工程，2023,40(7):1130-1136.