干螺杆真空泵 - 轴心冷却对温度场影响分析
能源与动力工程资助企业: 英格索兰技术研发(上海)有限公司
企业导师: 应雯
指导教师: 王彤
项目成员: 薛皓月 杨渊渟 李瑞源
项目概述
本项目主要使用CFX和Forte两种CFD软件对英格索兰提供的干式螺杆真空泵泵头内部温度场细部的变化情况进行数值研究,分别通过对压缩过程和换热过程的仿真,得到流动与温度的变化特性,并通过改变相应参数(冷却介质种类,入口温度、流量,轴心管径等)观察分析对冷却效果的影响。同时对该模型进行了理论上的换热分析,并基于仿真结果建立了干式螺杆真空泵轴心冷却方案的设计指导准则以及新的换热模型,并基于理论对轴心流道进行了优化设计。
项目目标
对企业提供的干式螺杆真空泵进行结构分析与简化,建立简化传热模型,使用Ansys CFX分析整机腔内的换热过程,并通过改变相应参数观察分析对冷却效果的影响;使用Ansys Forte对原始模型进行分析,主要研究气体压缩过程中泵腔内流场的温度分布,并基于上述温度场使用Fluent分析参数的改变对冷却效果的影响;根据Forte与CFX计算模型,对结果进行对比分析,得到参数对整理冷却效果的影响规律,并基于仿真结果建立新的换热模型,基于理论对轴心流道进行优化设计。
项目成果
基于Forte完成了原模型压缩过程的模拟,结果与理论计算吻合,得到泵腔内部的温度场,基于Fluent针对影响轴心冷却换热因素设计正交仿真试验,进行综合分析,得到主要影响因素与较优水平组合。基于CFX对于不同的简化模型与不同影响因素进行换热过程模拟,验证了理论计算结果并分析了相应参数的影响规律。基于现有的仿真结果,建立新的换热模型和参数影响准则;为增强轴心冷却,提出轴心流道优化设计方案,进行换热分析,总结合适的设计方案。