车用余热回收型涡旋膨胀机的多场耦合分析

主要符号说明 第1章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 涡旋膨胀机的结构原理及研究进展 1.2.1 涡旋膨胀机的结构及工作原理 1.2.2 涡旋膨胀机的实验研究进展 1.2.3 涡旋型线设计的研究进展 1.2.4 涡旋膨胀机的工作过程研究 1.3 涡旋盘的应力变形研究进展 1.3.1 涡旋压缩机动静涡旋盘的有限元分析研究进展 1.3.2 涡旋压缩机在流一固耦合作用下的变形研究进展 1.4 本书的主要研究内容 第2章 涡旋膨胀机流-热-固多场耦合模拟方法研究 2.1 引言 2.2 涡旋膨胀机流-热-固耦合求解策略 2.2.1 多场耦合概述 2.2.2 涡旋膨胀机耦合求解方法 2.2.3 涡旋膨胀机多场耦合流程 2.3 涡旋膨胀机的计算流体力学分析模型 2.3.1 流动基本控制方程 2.3.2 湍流模型 2.3.3 气体模型 2.3.4 传热控制方程 2.4 控制方程离散与求解方法 2.4.1 空间离散 2.4.2 时间离散 2.4.3 离散方程组求解方法 2.5 边界条件设定 2.5.1 边界运动设置 2.5.2 边界条件与初始条件的设置 2.6 几何模型建立和计算域网格划分方法 2.6.1 涡旋膨胀机几何模型 2.6.2 网格划分 2.6.3 网格质量评判标准 2.6.4 形变区域网格质量控制方法 2.7 CFD数值模型校验 2.8 涡旋膨胀机涡旋盘的结构力学分析模型 2.8.1 弹性理论的基本控制方程 2.8.2 结构有限元法基本原理 2.8.3 涡旋盘模型网格划分及材料属性 2.8.4 动、静涡旋盘约束条件 2.9 本章小结 第3章 多场耦合作用下涡旋盘变形的数值计算 3.1 引言 3.2 有机工质涡旋膨胀机涡旋盘载荷分析 3.3 涡旋膨胀机流场分布对涡旋盘内压和温度载荷的影响 3.3.1 气体力分布 3.3.2 气体压力场分布 3.3.3 涡旋齿壁面压差分布 3.3.4 工质温度场分布 3.3.5 涡旋盘温度场分布 3.4 动涡旋盘的应力变形分析 3.4.1 温度载荷作用下动涡旋盘应力变形分析 3.4.2 内压载荷作用下动涡旋盘应力变形分析 3.4.3 惯性载荷作用下动涡旋盘变形分析 3.4.4 多场耦合作用下动涡旋盘应力和变形分析 3.5 静涡旋盘的应力变形分析 3.5.1 温度载荷作用下静涡旋盘应力变形分析 3.5.2 内压载荷作用下静涡旋盘应力变形分析 3.5.3 多场耦合作用下静涡旋盘应力变形分析 3.6 本章小结 第4章 不同系统工况下涡旋膨胀机多场耦合数值模拟研究 4.1 引言 4.2 不同吸气温度下涡旋膨胀机流-热-固多场耦合研究 4.2.1 吸气温度对膨胀机时均性能的影响 4.2.2 吸气温度对膨胀机非稳态性能的影响 4.2.3 吸气温度对工作腔流动特性的影响 4.2.4 吸气温度对温度场分布的影响 4.2.5 吸气温度对涡旋盘变形特性的影响 4.3 不同吸气压力下涡旋膨胀机流-热-固多场耦合研究 4.3.1 吸气压力对膨胀机时均性能的影响 4.3.2 吸气压力对膨胀机非稳态性能的影响 4.3.3 吸气压力对工作腔流动特性的影响 4.3.4 吸气压力对温度场分布的影响 4.3.5 吸气压力对涡旋盘变形特性的影响 4.4 本章小结 第5章 不同涡旋型线涡旋膨胀机结构分析 5.1 涡旋型线啮合理论 5.1.1 平面曲线啮合原理 5.1.2 共轭涡旋型线啮合条件 5.2 涡旋型线的类型及特点 5.3 等壁厚型线类型对涡旋齿结构参数的影响 5.3.1 3种等壁厚型线的生成 5.3.2 3种型线涡旋齿结构参数的比较 5.4 圆渐开线-高次曲线-圆渐开线组合型线的建立 5.5 圆渐开线-圆弧-圆渐开线组合型线的建立 5.6 变径基圆渐开线涡旋型线的建立 5.7 本章小结 第6章 不同型线涡旋膨胀机性能影响规律研究 6.1 不同型线涡旋齿气体力分析 6.2 不同型线涡旋膨胀机输出特性研究 6.3 不同运行参数对膨胀机输出性能的影响 6.3.1 转速对膨胀机性能的影响 6.3.2 进口压力对膨胀机性能的影响 6.4 本章小结 第7章 型线变化对涡旋膨胀机涡旋盘变形特性的影响研究 7.1 引言 7.2 变径基圆型线涡旋膨胀机研究模型 7.2.1 型线选择的考虑因素 7.2.2 研究模型 7.3 不同型线下涡旋膨胀机性能及流动变化特征 7.3.1 不同型线膨胀机性能的差异 7.3.2 不同型线工作腔流场分布特征差异 7.4 不同型线涡旋盘变形特征分析 7.5 本章小结 第8章 全文总结及展望 8.1 全文总结 8.2 主要创新点 8.3 对后续研究工作的展望 参考文献