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电动涡旋压缩机背压腔微间隙泄漏与润滑性能研究
| 论文题名： | 电动涡旋压缩机背压腔微间隙泄漏与润滑性能研究 |
| 关键词： | 电动汽车;空调系统;电动涡旋压缩机;背压腔微间隙;泄漏量;润滑性能 |
| 摘要： | 随着节能减排理念深入人心，电动汽车迎来了前所未有的发展机遇，电动汽车空调系统的核心部件涡旋压缩机随之成为了研究的热点。电动涡旋压缩机中动涡旋盘背面与支架体之间存在一定的微间隙，在电动涡旋压缩机正常运行的时候，背压腔中的润滑油有一部分会通过动涡旋盘与支架体之间的环形微间隙泄漏，这就会导致背压腔中背压力的变化，背压力的不足或过大都会影响电动涡旋压缩机的整机性能，若背压力不足，会造成动、静涡旋盘沿轴向方向分离，导致制冷剂泄漏量增大，压缩机的压缩性能降低；若背压力过大，会造成动、静涡旋盘贴紧，摩擦损耗变大。因此减小背压腔微间隙润滑油的泄漏，提高背压腔微间隙的润滑性能对电动涡旋压缩机的良好运行至关重要。 本文以电动涡旋压缩机背压腔微间隙为研究对象，运用N-S方程和平板理论建立了电动涡旋压缩机背压腔微间隙泄漏模型；采用数值模拟方法模拟计算了背压腔微间隙泄漏量；同时在背压腔微间隙支架体表面设计合理的表面微织构，研究了存在表面微织构的背压腔微间隙泄漏和润滑性能。首先利用Soildworks建立电动涡旋压缩机背压腔微间隙计算域模型，然后使用ICEM CFD对背压腔微间隙计算域进行结构化网格划分，最后利用Fluent对背压腔微间隙流体域进行数值模拟计算。同时在背压腔微间隙支架体表面设计多种类型的圆凹坑微织构：主要有全织构、部分织构、复合织构，分别对其进行数值模拟计算，求解出背压腔微间隙泄漏量和润滑油膜的压力分布，计算出润滑油膜的最大承载力，最后通过对比分析，得到能减小微间隙泄漏量与提高微间隙润滑性能的表面微织构的几何参数、排布形式及织构类型。 结果表明，利用N-S方程、平板理论推导出的背压腔微间隙泄漏量计算公式结果一致，且其计算结果与Fluent数值模拟结果吻合良好；在间隙值一定的情况下，背压腔润滑油入口压力值越大，泄漏量越大；支架体表面设计有表面织构时，油膜最大承载力随着微间隙值的增大而减小；支架体表面设计有部分织构时，圆凹坑直径越大，背压腔微间隙密封和润滑性能越好，圆凹坑深度越大，背压腔微间隙润滑性能先增加后减小，圆凹坑深度为0.007mm，微间隙油膜润滑性能最佳；对比四种不同类型织构泄漏和润滑性能，发现外织构泄漏量最小，且动压润滑性能最佳；支架体表面设计有复合织构时，只有合理排布内外圈织构直径的组合和内外圈织构深度的组合，才能使背压腔微间隙获得良好的密封和润滑性能。 本文研究所得结论可为背压腔微间隙结构设计及表面织构研究提供参考。 |
| 作者： | 周天祥 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 刘兴旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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