【摘 要】
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天然气作为清洁能源,由于气体的密度小,所占空间大特点,并且在收集和运输中易发生事故,因此,压缩和储藏成为了关键技术。LNG的压缩所需压力为超高压,是一般压缩机无法达到的,为了解决压缩储存难题,研发出超高压压缩机迫在眉睫。为了了解超高压压缩机的工作性能得到其安全性和稳定性,需要对其工作过程中的内流场进行分析。由于通过实验的方法很难测得气缸内气体流动情况,本文通过对超高压往复式压缩机进行内流场的动态仿
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天然气作为清洁能源,由于气体的密度小,所占空间大特点,并且在收集和运输中易发生事故,因此,压缩和储藏成为了关键技术。LNG的压缩所需压力为超高压,是一般压缩机无法达到的,为了解决压缩储存难题,研发出超高压压缩机迫在眉睫。为了了解超高压压缩机的工作性能得到其安全性和稳定性,需要对其工作过程中的内流场进行分析。由于通过实验的方法很难测得气缸内气体流动情况,本文通过对超高压往复式压缩机进行内流场的动态仿真,得到在不同时刻气缸和气阀的气体参数。本文以某超高压双作用往复压缩机为例,用SolidWorks软件进行压缩机和进排气阀的三维模型进行建模,用MATLAB对阀片进行动力学计算,得到气阀的运动规律。将气阀的运动与气缸耦合,并用CFD方法得到气缸和气阀内流场变化情况。主要研究工作有以下几个方面:首先,通过对国内外研究现状的介绍和分析,得到气阀的动力学研究思路和气阀的内部流场分析方法,借鉴关于往复压缩机瞬态流场计算的思想和理论,参考压缩机动态流场计算过程中所应用到的技术,形成对于超高压压缩机计算的方法。其次,对压缩机和气阀的结构进行了详细的分析,介绍了压缩整机的详细参数并进行三维建模。概述了气阀的分类,以及在本压缩机中所使用的气阀类型,最后对气阀建模并通过比例调整,使气阀能够适应该压缩机的装配。对压缩机气阀的工作原理进行研究,推导出了阀片运动的数学模型,并运用SUMULINK工具进行计算机模型的搭建和计算,进行了算法的优化,得到阀片的位移曲线。通过CFD方法计算气阀内部流场,得到压力、流速和温度的变化情况。最后,对压缩机流场进行了混合网格的划分,在FLUENT引入了三维的动网格模型,并使用UDF函数进行活塞的运动控制,通过CFD计算得到了工作过程中气缸内部气体温度、流速和压力的变化情况。
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