螺桿壓縮機(jī)仿真：Simerics 螺桿壓縮機(jī)網(wǎng)格模板介紹
其中，單螺桿壓縮機(jī)主要由一個(gè)圓柱形螺桿、兩個(gè)平面星輪和機(jī)殼組成的。螺桿和星輪組成嚙合副裝在機(jī)殼內(nèi)，由螺桿槽、星輪、機(jī)殼組成密封容積變化的氣腔。當(dāng)螺桿主軸在外部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，星輪也隨著螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)。兩個(gè)星輪將螺桿分成對稱獨(dú)立的封閉空間，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),星輪在螺旋槽內(nèi)相對運(yùn)動(dòng)，改變星輪、螺旋槽、機(jī)殼組成的密封空間的大小，實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣的過程。
圖1 單螺桿壓縮機(jī)
單螺桿壓縮機(jī)雖然具有零部件少、重量輕、機(jī)械效率高、噪聲低和振動(dòng)小等優(yōu)勢，但由于其結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子齒頂密封齒與殼體之間的泄露間隙非常小，使得其三維CFD仿真變得十分困難。
針對螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泄露間隙小，且仿真過程中存在高質(zhì)量網(wǎng)格生成困難、耗時(shí)長的問題，流體機(jī)械和系統(tǒng)虛擬仿真軟件Simerics-MP/MP+配備了專業(yè)的螺桿壓縮機(jī)網(wǎng)格模板，可以根據(jù)螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如：螺桿軸的類型是否存在截面變化、橫向運(yùn)動(dòng)方式、間隙尺寸等）一鍵生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。
圖2 螺桿壓縮機(jī)一鍵式網(wǎng)格生成界面
Simerics-MP/MP+ 網(wǎng)格技術(shù)
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轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格尺寸（Rotor Mesh Size）
-
Coarse -
Normal -
Fine -
User Input
圖3 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格尺寸等級(jí)
用戶自定義，允許客戶自定義周向、徑向及軸向的網(wǎng)格尺寸：
圖4 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格尺寸自定義選項(xiàng)設(shè)置界面
圖5 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格定義維度示意（軸向、周向、徑向）
等截面面積：這種軸型創(chuàng)造了一個(gè)漸進(jìn)的腔等截面面積。它保證了在嚙合過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子和定子的橫截面積沿軸向是恒定的；
變截面面積：這種軸類型創(chuàng)建一個(gè)漸進(jìn)腔，沿軸的橫截面面積可變。它保證了在嚙合過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子和定子的橫截面積沿軸向變化。
圖6 主軸類型選擇界面
圖7 左：等截面主軸；右：變截面主軸
圖8 運(yùn)動(dòng)方向界面設(shè)置
Simerics-MP+軟件中的螺桿壓縮機(jī)網(wǎng)格模板中，涉及兩種運(yùn)動(dòng)方向的定義：
（1）旋轉(zhuǎn)方向（RotationalDirection）
圖9 旋轉(zhuǎn)矢量、旋轉(zhuǎn)方向示意圖
（2）橫向運(yùn)動(dòng)方向（LateralMovement Direction）
橫向運(yùn)動(dòng)方向，指定了轉(zhuǎn)子表面相對于定子表面振動(dòng)的方向，同時(shí)，該方向也將規(guī)定在模擬期間使用的間隙。
用于在網(wǎng)格劃分過程中生成幾何圖形。
對于等截面面積，它對應(yīng)于轉(zhuǎn)子/定子中心線上的任何點(diǎn)。
對于可變截面面積，軸中心，連同橫向位移幅值和軸中心到泵入口的長度也決定了轉(zhuǎn)子錐度的大小，就像嚙合時(shí)產(chǎn)生的那樣。這對應(yīng)于傳動(dòng)軸的樞軸點(diǎn)。
圖10 等截面轉(zhuǎn)子半徑示意圖
圖11 變截面轉(zhuǎn)子半徑示意圖
對于等截面面積，該值對應(yīng)于沿空腔長度的任意點(diǎn)的橫向位移。
對于變截面面積，該值對應(yīng)于泵進(jìn)口處的側(cè)向位移。
指定了定子幾何中兩個(gè)波峰的長度，并規(guī)定了轉(zhuǎn)子和定子在嚙合過程中產(chǎn)生的軸向波形。
圖12 腔波長示意圖
圖13 定子長度示意圖
對于恒定的截面面積，這個(gè)長度在技術(shù)上可以有任何值，但通常保留為0。
對于可變截面面積，這個(gè)長度，連同軸中心和橫向位移幅值，決定了轉(zhuǎn)子錐度的大小，在嚙合過程中產(chǎn)生。這個(gè)長度必須與軸中心和泵入口之間的距離相對應(yīng)。
圖14 軸中心到泵入口長度示意圖
圖15 間隙尺寸位置示意圖
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