基于平面波理論的壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)與管道振動(dòng)研究.pdf

1、氣流脈動(dòng)引發(fā)壓縮機(jī)管道振動(dòng)廣泛存在于過程流體工業(yè)裝置之中，目前國內(nèi)解決管道振動(dòng)普遍采取強(qiáng)制約束管道的方法，缺乏一種從根本上解決氣流脈動(dòng)引發(fā)管道振動(dòng)問題的方法。因此本課題以氣流脈動(dòng)為研究對象，搭建往復(fù)式壓縮機(jī)管道系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)測量得到了管道內(nèi)實(shí)際壓力脈動(dòng)值，再以平面波理論為基礎(chǔ)，分析壓縮機(jī)排氣特性，建立邊界氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律數(shù)學(xué)模型。以該數(shù)學(xué)模型作為邊界條件，依照實(shí)驗(yàn)平臺(tái)管路系統(tǒng)實(shí)際尺寸建立系統(tǒng)氣流脈動(dòng)計(jì)算模型，分析計(jì)算壓縮機(jī)管道內(nèi)氣流

2、壓力脈動(dòng)分布規(guī)律，并與實(shí)驗(yàn)測量得到的壓力脈動(dòng)值對比，平均相差僅為7.2％，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算模型的正確性。
　　使用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過的系統(tǒng)計(jì)算模型，分析管道結(jié)構(gòu)尺寸對氣流脈動(dòng)的影響。發(fā)現(xiàn)緩沖罐容積每增加20L，氣流壓力脈動(dòng)幅值下降8％-10％;緩沖罐與壓縮機(jī)間距離每增加100mm，氣流壓力脈動(dòng)幅值會(huì)上升20％-30％;隨著緩沖罐與壓縮機(jī)間接管內(nèi)徑增大，管道內(nèi)氣流壓力脈動(dòng)會(huì)隨之降低。再參照API618標(biāo)準(zhǔn)對管道內(nèi)氣流脈動(dòng)的允許極限，首次提出壓

3、縮機(jī)氣流脈動(dòng)安全范圍“等壓線”的繪制方法，該“等壓線”可被利用為指導(dǎo)工程人員設(shè)計(jì)安全的往復(fù)式壓縮機(jī)管路。
　　以數(shù)值模擬的方法研究了亥姆霍茲共鳴器、分支管結(jié)構(gòu)、組合型膨脹腔三種新型氣流脈動(dòng)抑制裝置的功能效果，分析其各自優(yōu)缺點(diǎn)。數(shù)字實(shí)驗(yàn)中結(jié)果表明，安裝亥姆霍茲共鳴器后，氣缸內(nèi)氣流壓力脈動(dòng)幅值下降76％;在往復(fù)式壓縮機(jī)管道上安裝分支管結(jié)構(gòu)，使分支管下游處的氣流脈動(dòng)下降為零;在氣缸與緩沖罐間管路上加裝組合型膨脹腔，使緩沖罐內(nèi)氣流脈動(dòng)下降