ANSYS-Fluent在兩級永磁螺桿空壓機內部流道設計中的應用

隨著工業發展多樣性,空氣壓縮機種類也趨向于多樣化,而在節能減排的世界潮流中對空壓機的節能也提出更高的要求。兩級壓縮永磁螺桿空壓機節能效果相比于其他壓縮機有著絕對的優勢,越來越多的客戶開始選擇兩級壓縮 永磁螺桿空壓機 來替代工廠里的舊機器。

兩級永磁螺桿空壓機在多方面參數性能都比兩個單級壓縮空壓機更加優秀,如理論分析、中間冷卻、中間壓力調節、壓縮比等。

既然兩級空壓機的性能更加突出,那么對兩級之間的流道設計也是整個兩級空壓機設計的重要一環,如何設計出更加優秀的內部流道呢?我們可以從理論分析與有限元仿真相結合的方法對其進行設計優化。

ANSYS-Fluent在兩級永磁螺桿空壓機內部流道設計中的應用的圖1

圖1 流道截面圖


首先利用流體力學相關知識對其流道初步設計,圖1是公司的某款兩級壓縮的內部流道的截面三維圖。內部流道氣流是否順暢、渦流是否存在、局部壓力損失大小、如何進一步優化,這些問題只靠樣機試制去解決是很困難的,而且試制成本也會增加。而利用有限元分析軟件對初始模型進行分析,就能找到解決問題的辦法。

ANSYS-Fluent在兩級永磁螺桿空壓機內部流道設計中的應用的圖2

ANSYS-Fluent在兩級永磁螺桿空壓機內部流道設計中的應用的圖3

以上圖2為流道中心截面風速分布圖

借助有限元仿真軟件ANSYS-Flunet對其流道模型進行分析,根據實際工況進行參數設置,最終得到流道內部靜壓分布及流速分布。圖2為流道中心截面靜壓分布與氣流分布圖,從圖中可以看出,流道內部靜壓分布較為均勻,下方與中部氣流順暢,沒有壓力突變,而在截面上方存在壓力突變處,結合流速分布發現上方存在渦流,此處局部壓力損失最大,需要改進結構減小渦流大小,進一步減少能量損失。

ANSYS-Fluent在兩級永磁螺桿空壓機內部流道設計中的應用的圖4

圖3  流道內部速度流線分布圖
圖3整個流道速度流線分布圖,進一步反映出流道內部氣流分布情況,與截面分布圖相似,圖中上方存在渦流,存在能量損失。下方與中部氣流順暢能很好的從一級排氣口進入二級進氣口。經過對流道內部流場分析我們找到此結構存在的問題,進一步指導設計,優化模型進而得到最優的設計參數,做出性能更優、能效果更好的產品。

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