設(shè)計計算應(yīng)用動網(wǎng)格技術(shù)模擬分析滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的瞬態(tài)流動黃思，楊國蟒，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動網(wǎng)格技術(shù)，對制冷型滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)瞬時動態(tài)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬?？梢杂嬎銐嚎s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。計算得到了壓縮機(jī)主要性能參數(shù)隨時間變化的諧波規(guī)律。流場分布及壓力分布，觀測到滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)內(nèi)旋渦生成。運動。增大或縮小等現(xiàn)象。

　　1前言滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和噪聲低等特點，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)動結(jié)合滑動檔板，使月牙形空腔體積作周期性變化，從而實現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣和余隙膨脹的循環(huán)過程，如所示。

　　滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的流動傳熱過程非常復(fù)雜，許多學(xué)者為此做了大量的工作，對各熱力過程進(jìn)行了能量分析并建立壓縮機(jī)的傳熱數(shù)學(xué)模型，滑動檔板運動速度近似為：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選取時間步長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計算域定義及動網(wǎng)格設(shè)置選取中從進(jìn)氣口到排氣口的流動空間作為計算域。由于偏心轉(zhuǎn)子繞軸心O的轉(zhuǎn)動與滑動檔板沿導(dǎo)向槽的平動同步進(jìn)行，計算域與網(wǎng)格隨時間的變形和位移都十分顯著，現(xiàn)有的CFD技術(shù)只有動網(wǎng)格才能實現(xiàn)這種狀況下的動態(tài)模擬。

　　動網(wǎng)格的方法是：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動較小時，轉(zhuǎn)子周圍的網(wǎng)格的每個邊看成一個個彈簧，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，整體網(wǎng)格需要重組劃分。采用FLUENT流動軟件的前處理GabtE計算域內(nèi)作非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，如所示。

　　計算域動網(wǎng)格隨時間的變化定義偏心轉(zhuǎn)子和滑動檔板為動邊界，偏心轉(zhuǎn)動大小方向。計算域的初始網(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，壓力項用PRESTO！格式離散，擴(kuò)散項用中心差分格式離散，其余項用二階迎風(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)量流量隨時間的變化曲線。由圖可見，壓縮機(jī)在經(jīng)歷了一段啟動時間喲1/4個旋轉(zhuǎn)周期）后，氣體質(zhì)量流量在0~015kg范圍內(nèi)）隨時間作規(guī)貝I的周期變化，即流動進(jìn)入了相對穩(wěn)定的階段。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于9=0°位置時，進(jìn)出口質(zhì)量流量值均為0（圖中點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，壓縮機(jī)同時進(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2）當(dāng)轉(zhuǎn)子處于0=180°位置時，壓縮機(jī)進(jìn)氣和排氣量均達(dá)到*大值（圖中點3）當(dāng)轉(zhuǎn)子處于0=270位置時，壓縮機(jī)完成壓縮，同時進(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4）由、4的流量曲線，可計算出壓縮機(jī)一個循環(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)有明顯的旋渦運動、增大或縮小的現(xiàn)象。從靜壓分布變化看，在一個轉(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等溫循環(huán)過程。

　　不同轉(zhuǎn)子位置時壓縮機(jī)的氣體靜壓分布5結(jié)論應(yīng)用CD動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)了滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)動態(tài)流場的數(shù)值模擬，得到了壓縮機(jī)流量值隨時間變化的諧波規(guī)律；壓縮機(jī)一個循環(huán)的平均質(zhì)量流量近似等于06倍的峰值差；動網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用可以捕捉到滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣過程中出現(xiàn)明顯的旋渦，可觀測到這些旋渦的生成、運動、增大或縮小的過程，這些結(jié)果可為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計和運行操作提供。