容積式壓縮機的案例
ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
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容積式壓縮機作為一種通用流體機械得到廣泛應用，相對于速度式壓縮機具有適應性強、壓力比高和熱效率高等優點。常見的容積式壓縮機如往復式、螺桿式、渦旋式及轉子式等，隨著氣腔容積的由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
隨著數值計算技術的飛速發展，仿真技術在工業領域的應用逐漸深入，越來越多的企業開始嘗試運用仿真的手段解決其工業產品的性能等關鍵問題，以減少試驗次數，降低樣件試制成本，提高產品穩定性與可靠性來進一步提升市場競爭力。那么如何運用合適的CAE軟件進行高效的仿真顯得尤為重要。
ANSYS Forte 結合了CHEMKIN-PRO求解器技術的內燃機CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結合復雜的噴霧動力學，可以在短時間內完成詳細化學的計算，能夠對幾乎任意燃料的內燃機進行穩健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機運行過程中的一些較為突出的功能優勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機結構復雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復雜，會影響壓縮機的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。因此在對這類旋轉機械的網格處理上必然會遇到挑戰，網格的數量、質量、動網格的應用都直接影響到計算結果的精度和準確性。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
容積式壓縮機作為一種通用流體機械得到廣泛應用，相對于速度式壓縮機具有適應性強、壓力比高和熱效率高等優點。常見的容積式壓縮機如往復式、螺桿式、渦旋式及轉子式等，隨著氣腔容積的由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
隨著數值計算技術的飛速發展，仿真技術在工業領域的應用逐漸深入，越來越多的企業開始嘗試運用仿真的手段解決其工業產品的性能等關鍵問題，以減少試驗次數，降低樣件試制成本，提高產品穩定性與可靠性來進一步提升市場競爭力。那么如何運用合適的CAE軟件進行高效的仿真顯得尤為重要。
ANSYS Forte 結合了CHEMKIN-PRO求解器技術的內燃機CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結合復雜的噴霧動力學，可以在短時間內完成詳細化學的計算，能夠對幾乎任意燃料的內燃機進行穩健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機運行過程中的一些較為突出的功能優勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機結構復雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復雜，會影響壓縮機的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。因此在對這類旋轉機械的網格處理上必然會遇到挑戰，網格的數量、質量、動網格的應用都直接影響到計算結果的精度和準確性。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
周朦佳
上海安世亞太
容積式壓縮機作為一種通用流體機械得到廣泛應用，相對于速度式壓縮機具有適應性強、壓力比高和熱效率高等優點。常見的容積式壓縮機如往復式、螺桿式、渦旋式及轉子式等，隨著氣腔容積的由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
隨著數值計算技術的飛速發展，仿真技術在工業領域的應用逐漸深入，越來越多的企業開始嘗試運用仿真的手段解決其工業產品的性能等關鍵問題，以減少試驗次數，降低樣件試制成本，提高產品穩定性與可靠性來進一步提升市場競爭力。那么如何運用合適的CAE軟件進行高效的仿真顯得尤為重要。
ANSYS Forte 結合了CHEMKIN-PRO求解器技術的內燃機CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結合復雜的噴霧動力學，可以在短時間內完成詳細化學的計算，能夠對幾乎任意燃料的內燃機進行穩健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機運行過程中的一些較為突出的功能優勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機結構復雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復雜，會影響壓縮機的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。
展開 雙螺桿壓縮機大內容積比錐形轉子的設計與性能研究
雙螺桿壓縮機大內容積比錐形轉子的設計與性能研究
任純吉１，趙 鑫１，王 君*１，武 萌１，王增麗１，耿茂飛２
（１.中國石油大學（華東）新能源學院，山東青島２６６５８０；
２.壓縮機技術國家重點實驗室，合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥２３００３１）
［摘 要］：內容積比是雙螺桿壓縮機的重要性能指標，為了最大限度地提高其內容積比，設計了交叉軸錐形螺桿轉子，實現了雙螺桿壓縮機內容積比較大程度的提高。從容積變化和泄漏通道長度方面分析了雙螺桿壓縮機錐形螺桿轉子的工作性能，并與傳統等徑螺桿轉子進行對比。結果表明：在轉子旋轉軸夾角為１０°～２０°時，內容積比的提高幅度可達２４.６％ ～４７.５％。錐形螺桿轉子對端面泄漏有較大的改善，力學性能方面有顯著優點。
［關鍵詞］：雙螺桿壓縮機；錐形轉子；內容積比；性能分析
中圖分類號：ＴＨ４５ 文獻標志碼：Ａ
文章編號：１００６－２９７１（２０２２）０２－００１５－０６
１ 引言
雙螺桿壓縮機是一種容積式壓縮機，具有內壓縮的特點，因其結構簡單、可靠性高、適應性強等優點，廣泛應用于冶金、化工、食品、制藥等行業，近年來受到越來越多的關注［１～２］。內容積比是衡量螺桿壓縮機工作性能的重要參數，雙螺桿壓縮機的增壓部件是一對相互嚙合的陰陽螺桿轉子，轉子型線和螺桿的幾何特性直接影響雙螺桿壓縮機的工作性能，因此改進螺桿轉子的結構對提升雙螺桿壓縮機的壓縮性能及改善泄漏具有重要意義。
邢子文，等［３～５］在雙螺桿壓縮機的轉子型線方面做了大量的工作，提出了計算轉子接觸線長度的方法，并研發了螺桿轉子的設計軟件。文獻［６～７］提出的變螺距螺旋線的雙螺桿壓縮機，提高了螺桿壓縮機的內容積比，增大了壓縮比。
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2026 R1 | Ansys流體仿真專題網絡研討會上線（共7場）
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6/9 | Ansys Forte容積式壓縮機、齒輪泵行業解決方案及案例介紹
講師簡介：
姚翔 | Ansys 高級應用工程師
主題簡介：主要介紹最新版本Ansys CFD產品包中的容積式壓縮機專用仿真工具Forte在容積式壓縮機、渦旋壓縮機、柱塞泵和齒輪泵等行業的解決方案。相較于傳統CFD仿真工具，Ansys Forte提供強大的自動化動網格、間隙控制模型、內置閥門流固耦合仿真等行業專用仿真功能，解決各類容積式壓縮機、油泵、內燃機等復雜運動問題仿真的痛點問題。
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7/16 | Ansys旋轉葉片設計、仿真及優化流程2026新功能及方案更新
講師簡介：
姚翔 | Ansys 高級應用工程師
主題簡介：主要介紹Ansys CFD 2026R1最新版本在旋轉葉片設計、優化和仿真領域的重要更新，同時展示Ansys CFD產品在冷卻風扇、飛行器旋翼和其他旋轉機械葉片氣動及氣動噪聲設計優化領域的最新案例和解決方案。基于全面提升后的旋轉葉片設計、仿真和優化解決方案，用戶可更加方便、快捷的應對各類旋轉葉片氣動性能及噪聲的優化挑戰。
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點播推薦：Ansys Fluent 2026新功能介紹及行業應用
在Ansys 2026新功能系列網絡研討會中，Ansys Fluent 2026 R1 的功能更新主要圍繞 GPU原生求解器、自動化與可靠性方面，目標是讓復雜多物理場仿真 “算得更快、建得更穩、用得更順” 。觀看點播內容：
展開 壓縮機仿真：補氣式滾動轉子壓縮機的CFD仿真及優化研究
03
補氣式滾動轉子壓縮機熱力學仿真實例介紹
閥片運動動力學模型原理介紹
滾動式活塞壓縮機轉自與壓縮腔之間的空間隨著滾動活塞的旋轉，壓縮腔容積減小，當壓縮腔內壓力達到排氣壓力時，排氣閥將被打開允許排氣。
考慮流動損失的螺桿壓縮機容積效率計算研究
劉常峰［６，７］等通過實驗和模擬相結合的方法研究了干式螺桿壓縮機的容積效率影響因素，由于上述的實驗機組或研究模型的馬赫數較低（小于０.２），其容積效率的主要影響為泄漏和進氣加熱。國外Ｌ.林德［８］基于干式螺桿壓縮機的實驗研究和理論分析提出了考慮了泄漏、進氣加熱和進氣充氣影響的容積效率近似計算公式（Ｌ法）。隨著螺桿壓縮機設計和制造技術的提升，螺桿壓縮機的運行馬赫數不斷提升，原有的計算方法
在進行高馬赫數工況預測時，存在與實驗數據的偏差。本文作者基于Ｌ.林德的計算方法提出了考慮流動損失修正的容積效率計算方法。
２ 螺桿壓縮機容積效率計算方法
２.１ 泄漏模型
螺桿壓縮機通過陰陽轉子的齒型密封與殼體將各齒槽容積分開，形成各工作容積。每個工作容積之間的壓力不同，因而形成高壓到低壓的泄漏。螺桿壓縮機的泄漏通道有排氣間隙通道、齒頂間隙通道和嚙合間隙通道。由于各泄漏通道均是通過間隙密封的，因而在很大范圍內，泄漏是影響螺桿壓縮機容積效率的主要因素。
在僅考慮泄漏因素時，螺桿壓縮機的容積效率可按式（１）計算
式中 Ｃ４———與內壓力比有關的函數
注：Ｃ２和Ｃ４的取值詳見參考文獻８的圖５８．將式（２）、（７） 代入式（１），整理得僅考慮泄漏的容積效率近似計算公式，如公式（９）所示。
根據壓縮機的結構和運行條件，除有效泄漏間隙與設計、制作和裝配有關外，其余均可確定。有效泄漏間隙可以通過實驗測得的容積效率反算獲得。
展開 往復活塞式壓縮機余隙無級調節氣量節能技術的應用進展
[21]李書璞,顧興坤,岳建華,等.往復式壓縮機余隙調節技術應用[J].石油化工設備,2016,45(5):60-65.
[22]梁成虎,胡進旭,要曉瑋,等.余隙調節系統在柴油加氫裝置的應用[J].石化技術,2017,24(010):36.
[23]徐文廣,蒙毅,李書璞,等.連續重整裝置氫氣增壓機余隙無級調節氣量節能技術應用[J].石油化工設備,2018,47(6):69-73.
[24]顧興坤,劉燕*,顧曉偉.往復式壓縮機余隙無級調節氣量節能技術的研發與應用[J].中國設備工程,2019(5):148-150.
[25]陳青松,楊楊,祝進.往復壓縮機兩種氣量調節方式的比較[J].壓縮機技術,2020(6):36-41+17.
[26]《活塞式壓縮機設計》編寫組.活塞式壓縮機設計[M].北京:機械工業出版社,1974:551-585.
[27]郁永章,石華鑫,林梅,等.活塞式壓縮機[M].北京:機械工業出版社,1982:261-275.
[28]王迪生,楊樂之,石華鑫,等.活塞式壓縮機結構[M].北京:機械工業出版社,1988:280-297.
[29]郁永章,孫嗣瑩,陳洪俊,等.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社,2000:822-836.
[30]郁永章,姜培正,孫嗣瑩.壓縮機工程手冊[M].北京:中國石化出版社,2012:397-409.
[31] Kenneth H White. Infinitely variable capacity control[C]//Proceedings of the 1972 Compressor Engineering Conference.
展開 論文分享 | 壓縮機設計:軸流式、混流式還是離心式？
圖片來源：《選擇一臺壓縮機的子午向拓撲形式：軸流式、混流式、離心式》，Smyth, Miller, GT2021-59121.
令人驚訝的是，這張圖表表明，混流式設計是最終的設計選擇。混合流設計并非不為人知，但在葉輪機械環境中是罕見的。我常常想，在世界上混合流設計還有更大的空間，它們之所以如此罕見，無非是因為很少有人知道怎么做。實際上，我從未停止過考慮混流式設計也許恰恰是首選設計方法。現在就拋棄我們現有的所有離心式和軸向式的壓縮機設計可能還為時過早，但這項工作肯定會讓我在未來考慮混流式的設計方案。
文章來源ConceptsNREC
展開 中石油PPT│凝汽式透平和離心式壓縮機原理及操作
中石油PPT│凝汽式透平和離心式壓縮機原理及操作
離心式壓縮機仿真案例
一、多參坐標系描述
旋轉機械問題設計到旋轉的流體域（rotating flow domain），所有的旋轉部件（moving parts，fan blades，hub，shaft surfaces...）是以一定的角速度進行旋轉的，靜止壁面（stationary walls，shrouds-蓋板，duct walls-風道壁面）是關于旋轉軸的轉轉曲面（surfaces of revolution），所涉及到的整體域被作為一個單一旋轉參考坐標系（a single rotating frame of reference）；然而當其中一部分是關于不同旋轉軸進行轉轉，或關于相同的軸按照不同的速度旋轉或靜止壁面不屬于“surfaces of revolution”（如在離心式壓縮機輪子周圍的蝸殼），單一的旋轉坐標系統（single rotating coordinate system）已不能夠滿足使計算域固定（immobilize），為了預測穩態的流場，因此必須以“多參考坐標系”（multiple reference frames）的方式進行仿真；
離心式鼓風機（Centrifugal blower）2D模型：
使用MRF模型能夠分析與一個或多個旋轉部件相關的流動特性，在一個單一計算域內多旋轉參考坐標系能夠被使用，流場結果代表旋轉部件移動到某一位置時的瞬態結果（snapshot-抓拍of the transient flow field）；然而在很多案例中交界面能夠以這種方式進行選擇-在該位置的流場是獨立于移動部件的方向的，這就意味著如果交界面能夠被繪制（drawn）以具有很小或者沒有角度依賴性（little or no angular dependence），MRF模型能夠成為可靠的工具用于時均流場的求解（time-averaged flow fields
展開 
離心機壓縮型式結構
離心機壓縮型式結構
一、離心式冷水機組前視圖、后視圖
1）前視圖
2）后視圖
3）三級離心結構圖
二、離心式壓縮機
2.1.三種不同型式壓縮示意圖
a.單級壓縮
b.兩級壓縮
c.三級壓縮
2.2.不同型式離心壓縮機及其構成
a.半封閉離心壓縮機
b.開啟式離心壓縮機結構
c.三級離心壓縮機結構
2.3.關于壓縮機型式的描述：
1）葉輪方面：
a)閉式葉輪的穩定工況范圍比半開式葉輪的穩定工況范圍要窄；
b)小流量區間內，即：部分負荷情況下，半開式葉輪的性能優于閉式葉輪的性能；
c)兩種形式葉輪內部都存在回流區域，半開式葉輪內部的回流區域較少。
2）電機方面：
a)閉式電機散熱于系統中，增加制冷系統能耗3%,閉式電機在冷媒中旋轉，阻力大，增加動力系統能耗3%。
b)封閉式結構設計，電機處于腔體內，具有良好的運轉環境；避免開放式電機因殼體散熱裝置直接暴露在空氣中臟堵而影響其穩定性；封閉式電機均有內置式熱保護系統，可保證電機的運行安全（而開放式電機采用僅依靠電流過載來保護電機，可靠性較低）；封閉式結構設計，電機采用制冷劑噴液冷卻，工作溫度低，使用壽命長；（而開放式電機處于機房內，電機的工作環境溫度較高）。
展開 迷宮式壓縮機簡介
0、引言
布克哈德公司在
1935
年第一次推出宮式活塞壓縮機，其采用的是一種非接觸式迷宮密封技術，和普通的往復式壓縮機相比，機組可靠性高，維修成本低，安全性高，因此在石油化工行業得到了越來越廣泛的應用。
1、壓縮機的基本結構
如圖1所示，迷宮式活塞壓縮機主要部件有曲軸、連桿、十字頭、導向軸承、定距塊以及活塞組件等。
迷宮壓縮機在隔離室內特別設計了導向軸承，以此來確保活塞桿垂直往復運動的精確性，保證活塞在氣缸中的運動與密封。
2、壓縮機的核心部件-迷宮密封
迷宮壓縮機在活塞及氣缸上設計了環槽，形成迷宮小室，通過氣體在迷宮小室中的泄漏來實現密封。如圖2所示，活塞壓縮時，氣體從高壓側向低壓側流動，在迷宮小室節點處，壓力能轉化為動能，高速的氣流進入容積室時，由于流道體積增大，氣流在此處大部分動能轉化為壓力能和渦流能，其中渦流能以熱能的形式損失掉；氣流通過若干個迷宮小室，能量逐漸減小，壓力逐漸降低，如迷宮小室足夠多，迷宮室中壓力最后同低壓側的壓力相等，達到密封的效果。
3、壓縮機的結構特點
（1）無內部易損件，被壓縮的氣體不會有任何污染。
（2）可實現整機密封無泄漏，可適用于各種氣體，運行周期長，運行費用大大降低。
（3）適應性強，能適用于各種氣體。
（4）安全，杜絕易燃、易爆、腐蝕性等有害氣體對環境及人身的危害。
（5）加工制造精度較高。
展開 【Simerics技術分享】雙螺桿壓縮機注油過程3D動態仿真
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。
1
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 OptiStruct的活塞式壓縮機殼體介紹
**OptiStruct 是 Altair 公司推出的有限元仿真與結構優化軟件，廣泛用于活塞式壓縮機殼體的強度、剛度、NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）分析及輕量化優化設計。**
### 一、活塞式壓縮機殼體概述
活塞式壓縮機殼體是核心承載與密封部件，主要功能：
- **支撐定位**：為曲軸、活塞、氣缸等內部零件提供精準安裝基準。
- **承壓密封**：承受內部氣體壓力，防止制冷劑/壓縮介質泄漏。
- **減振降噪**：隔離并衰減活塞往復運動產生的振動與噪聲。
- **散熱**：散發壓縮過程產生的熱量。
**結構形式**：
- **開啟式**：整體鑄造結構，強度高，用于大中型工業壓縮機。
- **全封閉/半封閉**：上下殼體（沖壓鋼板或鑄鋁）焊接/螺栓連接，用于制冷空調領域。
**常用材料**：
- **鑄鐵**（HT200、HT250）：強度高、阻尼好、成本低，用于大型機。
- **鑄鋁**（ADC12、A380）：輕量化、散熱好，用于小型制冷壓縮機。
- **鋼板**（SPHC、Q235）：沖壓焊接，用于封閉式殼體。
### 二、OptiStruct 核心分析與優化流程
#### 1. 有限元模型建立（HyperMesh + OptiStruct）
- **幾何處理**：簡化倒角、小孔，抽取中面。
- **網格劃分**：殼單元（Shell），尺寸2–5mm。
- **連接模擬**：焊縫（Seam/Weld）、螺栓（RBE2/3）。
展開 