中国机械工程 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (12): 2837-2845.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.12.004
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收稿日期:2024-12-09
出版日期:2025-12-25
发布日期:2025-12-31
通讯作者:
何雪明
作者简介:耿宇航,男,2000年生,硕士研究生。研究方向为双螺杆压缩机转子型线的设计与优化。E-mail:1550171639@qq.com基金资助:
Yuhang GENG1,2(
), Xueming HE1,2(
), Zong GAO1,2
Received:2024-12-09
Online:2025-12-25
Published:2025-12-31
Contact:
Xueming HE
摘要:
为解决压缩机转子型线设计过程繁琐以及性能难以评判的问题,对双螺杆压缩机转子型线的反向设计进行了研究。利用NURBS曲线对转子啮合线进行分段拟合,求解出各段啮合线的控制点,并建立转子型线的优化模型,利用单纯形法调整啮合线控制点坐标实现对转子型线的自适应优化设计。将优化前后的转子型线与原始型线比较分析并进行流体仿真,结果显示,优化后的转子型线综合性能提高了11.38%,优化后的压缩机转子表面压力数值在三种工况下分别提高了5.16%、5.00%、4.93%,证明了双螺杆压缩机转子型线自适应优化设计的有效性。
中图分类号:
耿宇航, 何雪明, 高宗. 基于NURBS啮合线的高效双螺杆转子自适应设计方法[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2837-2845.
Yuhang GENG, Xueming HE, Zong GAO. Adaptive Design Method of Efficient Twin Screw Rotors Based on NURBS Mesh Lines[J]. China Mechanical Engineering, 2025, 36(12): 2837-2845.
| 阳转子 | 阴转子3 | 啮合线 段标 | ||
|---|---|---|---|---|
| 齿曲线段标 | 曲线类型 | 齿曲线段标 | 曲线类型 | |
| A1B1 | 圆弧 | A2B2 | 圆弧包络线 | 12 |
| B1C1 | 椭圆弧 | B2C2 | 椭圆包络线 | 23 |
| C1D1 | 圆弧 | C2D2 | 圆弧包络线 | 34 |
| D1E1 | 圆弧包络线 | D2E2 | 圆弧 | 41 |
表1 复盛型线各段齿曲线类型
Tab.1 Types of tooth curves for each section of the Fusheng profile
| 阳转子 | 阴转子3 | 啮合线 段标 | ||
|---|---|---|---|---|
| 齿曲线段标 | 曲线类型 | 齿曲线段标 | 曲线类型 | |
| A1B1 | 圆弧 | A2B2 | 圆弧包络线 | 12 |
| B1C1 | 椭圆弧 | B2C2 | 椭圆包络线 | 23 |
| C1D1 | 圆弧 | C2D2 | 圆弧包络线 | 34 |
| D1E1 | 圆弧包络线 | D2E2 | 圆弧 | 41 |
| 性能参数 | 接触线 长度L/mm | 泄漏三角形 面积S/mm2 | 面积利用 系数M | 综合性能 指标K |
|---|---|---|---|---|
| 原始 | 177.3729 | 12.4898 | 0.4320 | 3.4089 |
| 优化后 | 177.0004 | 11.2158 | 0.4384 | 3.0209 |
| 差值 | 0.0064 | |||
| 变化比例/% | 1.49 |
表2 优化前后性能参数对比
Tab.2 Comparison of performance parameters before and after optimization
| 性能参数 | 接触线 长度L/mm | 泄漏三角形 面积S/mm2 | 面积利用 系数M | 综合性能 指标K |
|---|---|---|---|---|
| 原始 | 177.3729 | 12.4898 | 0.4320 | 3.4089 |
| 优化后 | 177.0004 | 11.2158 | 0.4384 | 3.0209 |
| 差值 | 0.0064 | |||
| 变化比例/% | 1.49 |
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