【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡旋压缩机，特别是一种基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法。
技术介绍
1、随着涡旋压缩机技术的发展，其在空调、制冷和热泵系统中的应用日益广泛。传统的涡旋盘应力应变分析方法主要依赖于简化模型和经验公式，这些方法通常假设压力和温度载荷为均匀分布或线性分布。然而，实际工况中涡旋盘内部的压力和温度分布往往具有显著的空间差异性。近年来，计算流体力学（cfd）技术的应用逐渐普及，通过模拟涡旋压缩腔内的流场，可以更准确地获取压力和温度载荷的分布情况。尽管如此，现有技术在处理复杂流动状态时仍存在局限性，特别是在湍流模拟方面，传统的rans模型难以捕捉到湍流的详细结构。
2、现有技术在进行涡旋盘应力应变分析时，存在载荷加载不准确的问题。具体而言，在压力载荷计算中，常用的方法是根据相邻压缩腔的容积比值及多变过程方程来估算各个月牙形压缩腔的压力，这种方法忽略了同一压缩腔内涡旋齿表面的压力空间分布差异。此外，在温度载荷计算中，通常采用线性分布或对压缩腔进行块划分并设置单一温度的方式，这与实际载荷分布存在偏差，导致应力应变分析结果不够精确。因此，如何提高载荷计算的准确性成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术提供了一种基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法解决涡旋压缩机涡旋盘应力应变分析中载荷加载不准确的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，
5、将完成装配的动静涡旋盘模型进行前处理，消除细小特征，完成流体域的建立；
6、对流体域进行网格划分，采用动网格技术，根据实际工况设置边界条件并定义动涡旋盘模型的运动，引入自调整湍流模型进行瞬态求解，并完成网格独立性检验；
7、根据渐开线起始角度确定排气角，选取曲轴转角等于排气角的时刻进行静态结构分析，导出此时刻的温度数据和压力数据；
8、利用温度数据作为边界条件，对涡旋盘模型进行稳态热计算，得到涡旋盘模型的温度分布；
9、将温度分布和压力数据作为应力应变分析的温度载荷和压力载荷，进行惯性载荷的加载，输出最终的应力应变结果。
10、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：建立动静涡旋盘模型，并将静涡旋盘模型和动涡旋盘模型进行装配包括以下步骤，
11、创建装配体文件，使用cad软件将动涡旋盘模型和静涡旋盘模型的原始设计文件导入到装配体文件中；
12、在装配体文件中，选择动涡旋盘模型上端面与静涡旋盘模型齿顶面作为配对表面进行对齐，使两者完全重合并进行保存；
13、从涡旋压缩机的设计文档中获取设计参数，使用cad软件中的测量工具量取装配体文件中的动涡旋盘模型和静涡旋盘模型的基圆直径，计算出动涡旋盘模型与静涡旋盘模型基圆中心线之间的距离，设置为转动半径，完成动静涡旋盘模型的装配。
14、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：将完成装配的动静涡旋盘模型进行前处理，消除细小特征，完成流体域的建立包括以下步骤，
15、从cad软件中导出装配好的动静涡旋盘模型为通用格式，转移到前处理软件中；
16、使用前处理软件中的布尔运算工具对静涡旋盘模型执行布尔减法操作，选择静涡旋盘模型作为基础对象，将动涡旋盘模型作为工具体，去除与动涡旋盘模型重叠的部分，得到静涡旋盘模型内部未被占用的流体域；
17、创建外部边界包围整个动静涡旋盘模型装配体，对整个动静涡旋盘模型装配体执行相同的布尔减法操作，从外部边界中移除动静涡旋盘模型所占据的空间，形成完整的动静涡旋盘流体域模型。
18、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：对流体域进行网格划分，采用动网格技术，根据实际工况设置边界条件并定义动涡旋盘模型的运动，引入自调整湍流模型进行瞬态求解，并完成网格独立性检验包括以下步骤，
19、根据动静涡旋盘流体域模型的几何形状和复杂程度，采用多面体网格进行划分；
20、设定全局网格尺寸参数，使用前处理软件中的自动网格划分功能生成基础网格；
21、基于生成的基础网格，细化涡旋齿尖端和排气口区域的网格密度，并进行全面的网格质量检查；
22、根据实际工况，设置无滑移条件作为流体域的边界条件，并引入自调整湍流模型，使用cfd软件对流体域进行瞬态求解，求解过程中，采用有限体积法对连续性方程、动量方程和能量方程进行离散求解；
23、求解完成后，减小网格尺寸并重复进行瞬态求解，当排气口的出口流量进入周期性变化时,说明数值模拟结果收敛，得到最终的温度场和压力场数据。
24、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：根据渐开线起始角度确定排气角包括以下步骤，
25、根据涡旋压缩机的设计参数，确定渐开线的起始角度；
26、并基于涡旋盘模型的设计，找到在特定工况下与动涡旋盘模型和静涡旋盘模型之间的相对位置有关的角度参数；
27、基于求解得到的角度参数和已知的渐开线起始角度，计算排气角。
28、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：选取曲轴转角等于排气角的时刻进行静态结构分析，导出此时刻的温度数据和压力数据包括以下步骤，
29、在cfd软件中模拟结果的时间序列中查找对应于该特定曲轴转角的数据集；
30、确定模拟过程中曲轴转角与时间的关系；
31、筛选出与目标曲轴转角相同的时间点，导出对应时间点的压力和温度分布数据。
32、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：利用温度数据作为边界条件，对涡旋盘模型进行稳态热计算，得到涡旋盘模型的温度分布包括以下步骤，
33、在有限元分析软件中导入涡旋盘模型，通过前处理软件中的映射功能，将温度数据从cfd模拟结果映射到涡旋盘模型表面节点上；
34、设置涡旋盘模型表面与环境之间的辐射换热条件，定义涡旋盘模型表面的发射率以及环境温度，考虑辐射换热对温度分布的影响；
35、启动稳态热分析求解器，求解三维、稳态、无内热源的导热微分方程，在求解过程中，同时考虑导热和辐射换热的耦合效应，得到涡旋盘模型的温度分布；
36、通过对比cfd模拟的温度数据与有限元分析的温度分布，对稳态热计算结果进行验证，若存在偏差，则调整辐射换热参数和网格划分，重新进行稳态热计算。
37、作为本专利技术所述基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的一种优选方案，其中：将温度分布和压力数据作为应力应变分析的温度载荷和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：建立动静涡旋盘模型，并将静涡旋盘模型和动涡旋盘模型进行装配包括以下步骤，
3.如权利要求2所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：将完成装配的动静涡旋盘模型进行前处理，消除细小特征，完成流体域的建立包括以下步骤，
4.如权利要求3所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：对流体域进行网格划分，采用动网格技术，根据实际工况设置边界条件并定义动涡旋盘模型的运动，引入自调整湍流模型进行瞬态求解，并完成网格独立性检验包括以下步骤，
5.如权利要求4所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：根据渐开线起始角度确定排气角包括以下步骤，
6.如权利要求5所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：选取曲轴转角等于排气角的时刻进行静态结构分析，导出此时刻的温度数据和压力数据包括以下步骤，
7.如权利要求6所述的基于有限元模
8.如权利要求7所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：将温度分布和压力数据作为应力应变分析的温度载荷和压力载荷，进行惯性载荷的加载，输出最终的应力应变结果包括以下步骤，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~8任一所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~8任一所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：建立动静涡旋盘模型，并将静涡旋盘模型和动涡旋盘模型进行装配包括以下步骤，
3.如权利要求2所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：将完成装配的动静涡旋盘模型进行前处理，消除细小特征，完成流体域的建立包括以下步骤，
4.如权利要求3所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：对流体域进行网格划分，采用动网格技术，根据实际工况设置边界条件并定义动涡旋盘模型的运动，引入自调整湍流模型进行瞬态求解，并完成网格独立性检验包括以下步骤，
5.如权利要求4所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于：根据渐开线起始角度确定排气角包括以下步骤，
6.如权利要求5所述的基于有限元模型的涡旋盘应力应变分析方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永清，林剑，陈庆华，姜周曙，卓聪，项雯青，周扬，毛培娟，梁翼智，汪鹏，
申请(专利权)人：浙江三田汽车空调压缩机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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