复合轮齿压缩机新型转子几何模型构建与数值模拟

谈庆朋，潘诗洋，李雪琴，王 君，李祥艳，张成彦，崔 冬

(1.中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580；2.压缩机技术国家重点实验室，合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 引言

复合轮齿压缩机是一种新型的回转式压缩机，由双模数齿型齿轮泵改进发展而来[1]。复合轮齿压缩机的关键部件是一对相互啮合的转子，左转子由传动齿和齿槽组成，右转子由传动齿和凸齿组成；工作时两个转子做同步异向双回转运动，从而实现气体的吸气、等容输送、压缩、混合和排气的全过程[2]。独特的结构使其既能实现气体的内压缩，又具有齿轮结构传动稳定的特点。

在型线研究方面，文献[3-5]介绍了复合轮齿压缩机的工作原理，提出了对称型与非对称型的转子齿槽和凸齿型线，研究了结构参数的确定方法及取值范围。工作过程研究方面，文献[6]建立热力模型对热力性能进行了理论研究，文献[7-8]通过实验分析了工作过程中的压力变化规律，发现存在导致功耗增加混合过程，通过改进压缩机结构优化了工作过程。

现有文献中提出的转子齿槽和凸齿型线存在多个不光滑点，余隙容积大；缺少采用数值模拟对工作过程进行分析方面的研究，因此本文采用渐开线、摆线、圆弧以及偏心圆弧构建齿槽和凸齿的型线，分析了性能参数的变化，研究了理论工作过程，通过数值模拟揭示了内部增压过程和泄漏情况。这对于复合轮齿压缩机的几何设计、工作过程研究与性能提高具有重要的意义。……