螺桿仿真
關注創建者：Polyflow研究員 創建時間：2023-04-06
螺桿仿真的視頻教程
#292-ANSYS WORKBENCH流固耦合案例-螺桿擠出機(泵)流場/受力仿真手把手教程
WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應力仿真 案例介紹及基本結果圖 如圖所示的螺桿（單）擠出機，擠出量可以設定為800kgh，螺桿轉速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過程中的流場和螺桿應力分布。
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螺桿仿真的實例教程
圖6 Pumplinx仿真界面
圖7 Pumplinx壓力計算結果動畫
圖8 Pumplinx溫度計算結果動畫
圖9 仿真與試驗對比(腔內壓力隨旋轉角度變化曲線)
圖10 仿真與試驗對比(流量、容積效率、功率等)
其它案例簡介
圖11 噴油雙螺桿壓縮機流場分析
圖12 斜齒輪泵流場分析
圖13 多轉子螺桿泵
圖14 斜齒式風機
圖15 變分度圓螺桿壓縮機
圖16 非常規螺桿機
總結
通過應用SCORG + PumpLinx軟件技術方法，可以進行螺桿機械的設計和三維CFD數值分析，建立基于數值分析的快速高效的螺桿機械性能預測能力，為研發機構提供更高效的工作方式，并帶來更大利益。
文章來源： PumpLinx運動機械CFD專家
展開 為了讓更多的技術人員、科研學者了解螺桿及斜齒機械數值仿真方法，海基科技定于2015年11月12日14:30-16:30舉辦“螺桿及斜齒機械數值仿真網絡培訓”，誠邀您參加！
學習內容
1.螺桿機械數值仿真解決方案簡介；
2.基于SCORG的螺桿機械三維網格生成講解；
3.基于PumpLinx的螺桿機械動網格設置、求解及后處理講解；
4.螺桿壓縮機CFD分析實例講解；
5.共同討論。
活動詳情：http://www.hikeytech.com/index.php?m=Article&a=show&id=306&atcatid=74
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展開 雙螺桿壓縮機注油過程3D動態仿真
除潤滑齒輪外，不同類型的容積式壓縮機普遍采用噴油來冷卻壓縮氣體、密封泄漏間隙提高壓縮機氣體流量和效率。
本文將詳細介紹雙螺桿壓縮機注油過程的3D全瞬態CFD仿真，采用體積分數(VOF)法對氣液兩相流動進行模擬，通過對比有油和無油情況下的模擬結果，對注油冷卻和密封效果進行評價。
通過該算例Simerics MP+ 軟件VOF模型的有效性、強大性及計算速度得到了有效地驗證。
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雙螺桿壓縮機基本原理
雙螺桿壓縮機是一種做回轉運動的容積式氣體壓縮機械，隨著螺桿轉子的轉動，陰陽轉子間的齒間容積沿轉子軸線從吸氣端運動到排氣端，且齒間容積由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
除潤滑齒輪外，不同類型的容積式壓縮機普遍采用噴油來冷卻壓縮氣體、密封泄漏間隙提高壓縮機氣體流量和效率。
本文將詳細介紹雙螺桿壓縮機注油過程的3D全瞬態CFD仿真，采用體積分數(VOF)法對氣液兩相流動進行模擬，通過對比有油和無油情況下的模擬結果，對注油冷卻和密封效果進行評價。
通過該算例Simerics MP+ 軟件VOF模型的有效性、強大性及計算速度得到了有效地驗證。
展開 李日華，張天翼
（珠海格力智能裝備有限公司，廣東珠海519000）
[摘要]：通過對螺桿壓縮機進行有限元仿真，可以加快設計工作進度。分析對象主要包括螺桿壓縮機殼體、轉子和內部流道，分析方法主要包括結構靜力學仿真、結構熱力學仿真、模態分析、諧響應分析、隨機振動分析、流場模擬和噪聲分析等。
[關鍵詞]：有限元；仿真；螺桿壓縮機；殼體；轉子；內部流道
中圖分類號：TH455 文獻標志碼：A
文章編號：1006-2971（2021）03-0032-05
1 引言
螺桿壓縮機具有可靠性高，操作維護方便和適應性強的特點，廣泛應用于中央空調、冷凍冷藏、船用和核電等領域，在寬廣的容量和工況范圍內，逐漸替代其他種類壓縮機[1-2]。螺桿壓縮機利用一對相互嚙合的陰、陽轉子在殼體腔內作回轉運動，實現吸氣、壓縮和排氣3個過程，轉子和殼體是螺桿壓縮機重要零部件。在氣體壓縮的過程中，受氣體力作用，轉子會發生一定的形變，由
于受排氣周期性氣體脈動和轉子回轉力的影響，誘發了壓縮機振動和噪聲響應問題，在激勵源作用的情況下，可以通過振動響應計算將響應頻率和激勵頻率偏錯開，從而避免共振，降低振動。殼體在壓縮機工作過程中除了承受氣體壓力和轉子載荷外，還是壓縮機振動和噪聲輻射的主體，壓縮機主要通過殼體結構進行傳遞，因此，殼體合理設計對壓縮機可靠性影響至關重要。螺桿壓縮機殼體結構設計既要滿足強度設計要求，同時也要滿足剛度設計要求，避免由于設計不合理產生共振、振動傳遞高等問題[3]。
有限元分析可用于結構及流體的仿真。合理運用仿真手段，可加快設計工作的進行，通過仿真結果來優化壓縮機結構，確定壓縮機殼體和轉子結構設計的合理性，避免后期不必要的改模，降低開發成本。本文分別從結構靜力學和動力學方面對螺桿壓縮機殼體和轉子進行有限元仿真分析。
展開 螺桿式壓縮機又稱螺桿壓縮機，分為單螺桿式壓縮機及雙螺桿式壓縮機。由于其結構簡單、易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下工作，排氣溫度低，對制冷劑中含有大量的潤滑油不敏感，有良好的輸氣量調節性，螺桿式壓縮機廣泛地應用在冷凍、冷藏、空調和化工工藝等制冷裝置上。此外，以螺桿式壓縮機為主機的螺桿式熱泵廣泛應用在采暖空調方面，有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。
其中，單螺桿壓縮機主要由一個圓柱形螺桿、兩個平面星輪和機殼組成的。螺桿和星輪組成嚙合副裝在機殼內，由螺桿槽、星輪、機殼組成密封容積變化的氣腔。當螺桿主軸在外部電機的驅動下運轉時，星輪也隨著螺桿運轉。兩個星輪將螺桿分成對稱獨立的封閉空間，當螺桿轉動時,星輪在螺旋槽內相對運動，改變星輪、螺旋槽、機殼組成的密封空間的大小，實現吸氣、壓縮、排氣的過程。
圖1 單螺桿壓縮機
單螺桿壓縮機雖然具有零部件少、重量輕、機械效率高、噪聲低和振動小等優勢，但由于其結構緊湊，壓縮機轉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。
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下一個步驟是設定螺桿塑化模擬的制程參數。先按下 [編輯] (Edit) 按鈕以指定所需的條件。完成 [螺桿項目編輯] (Screw Project Editing) 菜單。在 [螺桿 RPM] (Screw RPM) 方塊中，輸入待分析的螺牙 RPM。或者，選取 [包含 RPM 相依性計算] (Include RPM dependent calculations) 復選框，以執行一系列不同 RPM
您可以使用工具欄新增新的螺桿系統（[新增] (New) 按鈕）、編輯舊系統（ [編輯] (Edit) 按鈕）、重新命名舊系統（[重新命名] (Rename) 按鈕）、刪除系統（[刪除] (Delete) 按鈕），或將舊系統（[復制] (Copy) 按鈕）復制到新系統。
按下 [編輯] (Edit) 指定與編輯螺絲幾何：
因此必須提供四種信息完整描述「螺桿系統」，包括「基本信息」、「料管條件
ScrewPlus 結果可視化 (Result Visualization in ScrewPlus)
因為塑化時螺桿會縮回，因此在仿真期間螺桿位置也會移動。在[塑化成型結果] (Plastication Modeling results) 菜單中，移動滑桿，再單擊 [顯示] (Show) 按鈕，以 0%、25、50% 與 75% 收縮度可視化結果。
15 mm和5 mm螺距的螺桿仿真分析結果如圖3所示。
圖3 15 mm和5 mm螺距的螺桿仿真分析結果
由圖3可以看出：15 N·mm的螺桿在1.0～1.7 s的區間呈現顯著的波動狀態，力矩數值最高達到2.3×10-8 N·mm; 5 mm的螺桿在0.1～1.0 s存在頻繁的波動，傳動力矩最高達到1.9×10-9 N·mm。
ScrewPlus 結果可視化 (Result Visualization in ScrewPlus)
因為塑化時螺桿會縮回，因此在仿真期間螺桿位置也會移動。在[塑化成型結果] (Plastication Modeling results) 菜單中，移動滑桿，再單擊 [顯示] (Show) 按鈕，以 0%、25、50% 與 75% 收縮度可視化結果。
這是螺桿塑化程序仿真的核心區段。
單擊 [執行分析] (Run analysis) 按鈕，讓您指定螺桿系統的參數。
以下為兩組待指定的參數：
(A) 螺桿特性 與 (B) 塑化制程。
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圖3.11 單螺桿壓縮機網格模型
圖3.12 單螺桿壓縮機速度分布
圖3.13 雙螺桿壓縮機仿真：溫度分布
圖3.14 噴油雙螺桿壓縮機仿真：油液及溫度分布
螺桿機械仿真解決方案
針對上述技術難點，為解決螺桿機械的CFD分析難題，倫敦城市大學找到了Simerics公司，SCORG+Pumplinx的聯合解決方案應運而生。SCORG是專業螺桿機械型線分析及前處理軟件，可以制作螺桿機械高質量結構網格。Pumplinx是專業運動機械CFD仿真軟件，具備各種專業的物理模型及強大的求解能力。
螺桿式壓縮機又稱螺桿壓縮機，分為單螺桿式壓縮機及雙螺桿式壓縮機。由于其結構簡單、易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下工作，排氣溫度低，對制冷劑中含有大量的潤滑油不敏感，有良好的輸氣量調節性，螺桿式壓縮機廣泛地應用在冷凍、冷藏、
SimericsMP+ 在螺桿壓縮機仿真中的優勢：
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