[发明专利]涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法

说明书

本发明涉及压缩机管路振动领域，具体涉及一种涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法，能够更贴近实际的模拟压缩机管路振动情况，极大地缩短了仿真计算周期，同时能够对管路涉及方案进行优化。本发明涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法，包括：建立涡旋压缩机数值仿真计算模型，计算模型包括涡旋压缩机本体以及补气管路；对计算模型进行简化处理，添加约束条件，进行振动响应仿真数值计算，所述约束条件包括压缩机机械激励载荷及流体脉动激励载荷。本发明适用于涡旋压缩机管路振动数值仿真的计算。

技术领域

本发明涉及压缩机管路振动领域，具体涉及一种涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法。

背景技术

涡旋压缩机普遍应用于大型中央空调系统，相比转子式压缩机，涡旋压缩机运行平稳、振动小、噪音小。一般为了在低温环境中实现较大的压缩比，涡旋压缩机采用了喷气增焓技术，在涡旋压缩机涡旋盘上开设补气孔，增加一个中间压力的补气回路，增加系统制冷剂质量流量，提升涡旋压缩机的压缩效率和能力。涡旋压缩机激励载荷复杂，涡盘运动过程中涡盘受压缩腔气体力作用产生周向力，同时受离心力和竖直方向的垂向力作用，对于补气管路来说，除受涡旋压缩机产生的机械振动载荷外，还受到涡旋压缩机喷气产生的周期性压力脉动，涡旋压缩机运行频率范围宽，一般运行频率越高振动越大。大型中央空调涡旋压缩机管路系统结构较为复杂，四通阀组件包含吸气管路、排气管路、补气管路等连接管，管路系统固有频率多，容易与涡旋压缩机激励载荷频率重合，形成共振及流固耦合振动。管路振动会引起管路疲劳断裂，导致系统失效，一般企业里通过振动应力试验测试管路应力，根据管路振动应力值评估管路设计方案是否可行。这种仅依靠试验测试的评估手段周期长、成本高、效率低，且无法在概念设计阶段事先对方案优良进行预判。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法，能够更贴近实际的模拟压缩机管路振动情况，极大地缩短了仿真计算周期，同时能够对管路涉及方案进行优化。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，涡旋压缩机管路振动数值仿真计算方法，包括：

建立涡旋压缩机数值仿真计算模型，计算模型包括涡旋压缩机本体以及补气管路；

对计算模型进行简化处理，添加约束条件，并进行振动响应仿真数值计算，所述约束条件包括压缩机机械激励载荷及流体脉动激励载荷。

进一步的是，为了提高机械激励载荷计算的准确性，压缩机机械激励载荷确定的具体方法包括：

压缩机机械激励载荷F＝[M_Z D_X D_Y D_Z]，M_Z为压缩机本体竖直方向力矩载荷，D_X为压缩机本体在X方向的位移载荷，D_Y为压缩机本体在Y方向的位移载荷，D_Z为压缩机本体在Z方向的位移载荷。

位移载荷与压缩机运行频率关系为：

D_X＝K_X×f，D_Y＝K_Y×f，D_Z＝K_Z×f，其中K_X、K_Y、K_Z为常数，f为压缩机运行频率，三个方向的位移载荷的相位相差n度，n≥90度。

进一步的是，为了提高流体脉动激励载荷的计算的准确性，流体脉动激励载荷确定的具体方法包括：

通过压力脉动试验直接测试补气管路内部流体压力脉动数据，通过公式拟合流体脉动激励载荷P，P＝A sin(wt+φ)，A为压力脉动载荷幅值，φ为相位。

流体脉动激励载荷加载的具体方法包括：

在补气管路表面加载流体脉动激励载荷P，载荷作用方向为流体流动方向，加载位置为补气管路各个弯位处。