应用动网格技术模拟分析滚动转子压缩机的瞬态流动

　　设计计算应用动网格技术模拟分析滚动转子压缩机的瞬态流动黄思，杨国蟒，苏丽娟（华南理工大学，广东广州510640）性变形与网格重组的CD动网格技术，对制冷型滚动转子压缩机瞬时动态流场进行了数值模拟。可以计算压缩理想气体为工作介质，满足流体控制方程及气体状态方程，湍流模型采用标准k一e莫型。计算得到了压缩机主要性能参数随时间变化的谐波规律。流场分布及压力分布，观测到滚动转子式压缩机内旋涡生成。运动。增大或缩小等现象。

　　1前言滚动转子式压缩机以其体积小、结构简单、运转平稳和噪声低等特点，近年来广泛应用于空调、热泵和冰箱等设备。其是利用气缸内偏心转子的转动结合滑动档板，使月牙形空腔体积作周期性变化，从而实现吸气、压缩、排气和余隙膨胀的循环过程，如所示。

　　滚动转子式压缩机的流动传热过程非常复杂，许多学者为此做了大量的工作，对各热力过程进行了能量分析并建立压缩机的传热数学模型，滑动档板运动速度近似为：V=e（6）e―转子偏心距，mm取e=w偏心转子的转速n=15ormn旋转周期为T=0.04S选取时间步长Afe=000005S设置进出口为压力边界条件，环境温度及固体边界温度设为恒温25°C.32计算域定义及动网格设置选取中从进气口到排气口的流动空间作为计算域。由于偏心转子绕轴心O的转动与滑动档板沿导向槽的平动同步进行，计算域与网格随时间的变形和位移都十分显著，现有的CFD技术只有动网格才能实现这种状况下的动态模拟。

　　动网格的方法是：当转子转动较小时，转子周围的网格的每个边看成一个个弹簧，随着转子作微小变形；当变形较大、转子周围的网格变形超过一定的限度时，整体网格需要重组划分。采用FLUENT流动软件的前处理GabtE计算域内作非结构网格划分，如所示。

　　计算域动网格随时间的变化定义偏心转子和滑动档板为动边界，偏心转动大小方向。计算域的初始网格是比较规则均匀变形与重组也不断发生变化，如（d所示。

　　33数值解法在FLENT中采用有限体积法求解，压力项用PRESTO！格式离散，扩散项用中心差分格式离散，其余项用二阶迎风格式离散，压力速度耦合方程采用PIS）算法求解。

　　4计算结果及分析、4分别给出了压缩机进气、排气口质量流量随时间的变化曲线。由图可见，压缩机在经历了一段启动时间哟1/4个旋转周期）后，气体质量流量在0~015kg范围内）随时间作规贝I的周期变化，即流动进入了相对稳定的阶段。当转子处于9=0°位置时，进出口质量流量值均为0（图中点1）表明上一循环排气结束，下一循环吸气即将开始；当转子处于9=90°位置时，压缩机同时进行进气、压缩和排气过程，质量流量值达到*大值的一半（图中点2）当转子处于0=180°位置时，压缩机进气和排气量均达到*大值（图中点3）当转子处于0=270位置时，压缩机完成压缩，同时进行进气和排气过程，进出口质量流量值达到*大值的一半中点4）由、4的流量曲线，可计算出压缩机一个循环的*大*小质量流量差：25kg/范围内变化，吸气区（气缸左侧）和排气管右侧有明显的旋涡运动、增大或缩小的现象。从静压分布变化看，在一个转子旋转周期内，所示为压缩机吸气、压缩、排气和余隙膨胀的循环过程。由于环境及固体边界温度设为恒温，计算得到的压缩机的气体温差为1~2°C之间，因此可近似看作一个等温循环过程。

　　不同转子位置时压缩机的气体静压分布5结论应用CD动网格技术实现了滚动转子式压缩机动态流场的数值模拟，得到了压缩机流量值随时间变化的谐波规律；压缩机一个循环的平均质量流量近似等于06倍的峰值差；动网格技术的应用可以捕捉到滚动转子式压缩机吸气、压缩、排气过程中出现明显的旋涡，可观测到这些旋涡的生成、运动、增大或缩小的过程，这些结果可为滚动转子式压缩机的优化设计和运行操作提供。