羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能優(yōu)化和內(nèi)部流場

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的一種重要的工業(yè)設(shè)備。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場對羅茨鼓風(fēng)機(jī)的需求量不斷增加,同時也對羅茨鼓風(fēng)機(jī)的性能提出了更高的要求,因此研究如何進(jìn)一步提高羅茨鼓風(fēng)機(jī)的性能對推進(jìn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的意義。為了進(jìn)一步改善羅茨鼓風(fēng)機(jī)的性能和深入了解羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的實(shí)際狀況,本論文針對上述問題進(jìn)行了一定的探討和分析,總結(jié)出一些分析方法和實(shí)用性的結(jié)論,研究結(jié)果對提高羅茨鼓風(fēng)機(jī)的容積效率、減小羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪聲和降低羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣溫度等具有一定的參考價值。

研究的主要內(nèi)容為:羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子型線和機(jī)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計;羅茨鼓風(fēng)機(jī)的氣流脈動分析;羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的數(shù)值分析方法;轉(zhuǎn)子型線對羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能影響的研究;漸擴(kuò)縫隙羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的數(shù)值分析;逆流冷卻羅茨鼓風(fēng)機(jī)的性能分析。

取得的主要結(jié)果如下:1.以CFD軟件FLUENT為工具,采用RNG k-ε湍流模型和PISO算法,對羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流流場進(jìn)行了可壓縮非定常流動的數(shù)值模擬,數(shù)值模擬與理論分析的對比結(jié)果驗(yàn)證了本論文所討論的數(shù)值分析方法具有良好的準(zhǔn)確度和可靠性。

結(jié)果表明:基于動網(wǎng)格技術(shù)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的動態(tài)數(shù)值模擬,能較真實(shí)地反映風(fēng)機(jī)內(nèi)部湍流流動的流場分布和氣流脈動的特征規(guī)律,這種方法可為羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流的特性分析提供有價值的參考。2.為了探討轉(zhuǎn)子型線對羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能的影響,選取相同設(shè)計參數(shù)的三葉圓弧型和漸開線型轉(zhuǎn)子型線的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為研究對象,采用理論分析和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,對比分析了兩轉(zhuǎn)子型線各自的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子型線對羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能的影響起著重要作用,圓弧型轉(zhuǎn)子型線齒頂密封性能較差,面積利用系數(shù)低,理論流量和容積效率不如漸開線型轉(zhuǎn)子型線,但其卻具有噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。3.利用FLUENT軟件對帶漸擴(kuò)縫隙預(yù)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)機(jī)殼的羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行了可壓縮非定常流動的數(shù)值模擬,其較真實(shí)地反映了帶漸擴(kuò)縫隙預(yù)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)機(jī)殼的羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部湍流流動的流場分布和氣流脈動的特征規(guī)律。計算結(jié)果表明:漸擴(kuò)縫隙這種殼體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計確實(shí)能夠削弱甚至避免排氣口處高壓氣體的急劇回流,降低排氣過程中的氣體動力性噪聲。4.為了研究逆流冷卻技術(shù)對羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能的影響,采用理論分析和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,分析了逆流冷卻羅茨鼓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)。數(shù)值分析基于FLUENT軟件,采用動網(wǎng)格方法對三葉圓弧線型的逆流冷卻羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行了可壓縮非定常流動的數(shù)值模擬。分析結(jié)果表明:逆流冷卻技術(shù)對羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能的改善起到了重要作用,它不僅可以降低羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣溫度,提升羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣壓力,而且能夠削弱甚至避免排氣口處高壓氣體的急劇回流,降低排氣過程中的氣體動力性噪聲。

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