設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)模擬分析滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的瞬態(tài)流動(dòng)黃思，楊國(guó)蟒，蘇麗娟（華南理工大學(xué)，廣東廣州510640）性變形與網(wǎng)格重組的CD動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)制冷型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。可以計(jì)算壓縮理想氣體為工作介質(zhì)，滿足流體控制方程及氣體狀態(tài)方程，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k一e莫型。計(jì)算得到了壓縮機(jī)主要性能參數(shù)隨時(shí)間變化的諧波規(guī)律。流場(chǎng)分布及壓力分布，觀測(cè)到滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)內(nèi)旋渦生成。運(yùn)動(dòng)。增大或縮小等現(xiàn)象。

　　1前言滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和噪聲低等特點(diǎn)，近年來廣泛應(yīng)用于空調(diào)、熱泵和冰箱等設(shè)備。其是利用氣缸內(nèi)偏心轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)合滑動(dòng)檔板，使月牙形空腔體積作周期性變化，從而實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣和余隙膨脹的循環(huán)過程，如所示。

　　滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的流動(dòng)傳熱過程非常復(fù)雜，許多學(xué)者為此做了大量的工作，對(duì)各熱力過程進(jìn)行了能量分析并建立壓縮機(jī)的傳熱數(shù)學(xué)模型，滑動(dòng)檔板運(yùn)動(dòng)速度近似為：V=e（6）e―轉(zhuǎn)子偏心距，mm取e=w偏心轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n=15ormn旋轉(zhuǎn)周期為T=0.04S選取時(shí)間步長(zhǎng)Afe=000005S設(shè)置進(jìn)出口為壓力邊界條件，環(huán)境溫度及固體邊界溫度設(shè)為恒溫25°C.32計(jì)算域定義及動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置選取中從進(jìn)氣口到排氣口的流動(dòng)空間作為計(jì)算域。由于偏心轉(zhuǎn)子繞軸心O的轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)檔板沿導(dǎo)向槽的平動(dòng)同步進(jìn)行，計(jì)算域與網(wǎng)格隨時(shí)間的變形和位移都十分顯著，現(xiàn)有的CFD技術(shù)只有動(dòng)網(wǎng)格才能實(shí)現(xiàn)這種狀況下的動(dòng)態(tài)模擬。

　　動(dòng)網(wǎng)格的方法是：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)較小時(shí)，轉(zhuǎn)子周圍的網(wǎng)格的每個(gè)邊看成一個(gè)個(gè)彈簧，隨著轉(zhuǎn)子作微小變形；當(dāng)變形較大、轉(zhuǎn)子周圍的網(wǎng)格變形超過一定的限度時(shí)，整體網(wǎng)格需要重組劃分。采用FLUENT流動(dòng)軟件的前處理GabtE計(jì)算域內(nèi)作非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，如所示。

　　計(jì)算域動(dòng)網(wǎng)格隨時(shí)間的變化定義偏心轉(zhuǎn)子和滑動(dòng)檔板為動(dòng)邊界，偏心轉(zhuǎn)動(dòng)大小方向。計(jì)算域的初始網(wǎng)格是比較規(guī)則均勻變形與重組也不斷發(fā)生變化，如（d所示。

　　33數(shù)值解法在FLENT中采用有限體積法求解，壓力項(xiàng)用PRESTO！格式離散，擴(kuò)散項(xiàng)用中心差分格式離散，其余項(xiàng)用二階迎風(fēng)格式離散，壓力速度耦合方程采用PIS）算法求解。

　　4計(jì)算結(jié)果及分析、4分別給出了壓縮機(jī)進(jìn)氣、排氣口質(zhì)量流量隨時(shí)間的變化曲線。由圖可見，壓縮機(jī)在經(jīng)歷了一段啟動(dòng)時(shí)間喲1/4個(gè)旋轉(zhuǎn)周期）后，氣體質(zhì)量流量在0~015kg范圍內(nèi)）隨時(shí)間作規(guī)貝I的周期變化，即流動(dòng)進(jìn)入了相對(duì)穩(wěn)定的階段。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于9=0°位置時(shí)，進(jìn)出口質(zhì)量流量值均為0（圖中點(diǎn)1）表明上一循環(huán)排氣結(jié)束，下一循環(huán)吸氣即將開始；當(dāng)轉(zhuǎn)子處于9=90°位置時(shí)，壓縮機(jī)同時(shí)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮和排氣過程，質(zhì)量流量值達(dá)到*大值的一半（圖中點(diǎn)2）當(dāng)轉(zhuǎn)子處于0=180°位置時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)氣和排氣量均達(dá)到*大值（圖中點(diǎn)3）當(dāng)轉(zhuǎn)子處于0=270位置時(shí)，壓縮機(jī)完成壓縮，同時(shí)進(jìn)行進(jìn)氣和排氣過程，進(jìn)出口質(zhì)量流量值達(dá)到*大值的一半中點(diǎn)4）由、4的流量曲線，可計(jì)算出壓縮機(jī)一個(gè)循環(huán)的*大*小質(zhì)量流量差：25kg/范圍內(nèi)變化，吸氣區(qū)（氣缸左側(cè)）和排氣管右側(cè)有明顯的旋渦運(yùn)動(dòng)、增大或縮小的現(xiàn)象。從靜壓分布變化看，在一個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，所示為壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣和余隙膨脹的循環(huán)過程。由于環(huán)境及固體邊界溫度設(shè)為恒溫，計(jì)算得到的壓縮機(jī)的氣體溫差為1~2°C之間，因此可近似看作一個(gè)等溫循環(huán)過程。

　　不同轉(zhuǎn)子位置時(shí)壓縮機(jī)的氣體靜壓分布5結(jié)論應(yīng)用CD動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)流場(chǎng)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；壓縮機(jī)一個(gè)循環(huán)的平均質(zhì)量流量近似等于06倍的峰值差；動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用可以捕捉到滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣過程中出現(xiàn)明顯的旋渦，可觀測(cè)到這些旋渦的生成、運(yùn)動(dòng)、增大或縮小的過程，這些結(jié)果可為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作提供。