通过分析涡旋压缩机振动的产生原因，制定了振动测试的技术方案。建立了涡旋压缩机振动测试试验系统，详细介绍了其硬件系统和软件系统的组成，开展了涡旋压缩机表面振动信号测试试验研究，获得了不同振动信号采集点的时域信号波形和频域信号波形，对不同位置的振动特性进行了对比研究。研究结果表明，皮带连接传动轴位置振动最剧烈，而地脚螺栓位置和排气口位置的振动较小，不同位置的特征频率存在差异。这将为保证涡旋压缩机稳定运行提供技术参考。

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明：实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。

为了研究曲轴在不同旋转角度时各零件的应力分布和变形情况,利用三维建模软件分别建立不同转角位置时动涡旋盘、十字滑环、曲柄销、支架的三维模型并进行组装,基于有限元法分别对不同转角位置下不同零件的变形和应力分布情况进行分析。结果表明：在不同旋转角度时各零件的最大变形和最大应力的大小和位置不同;由于间隙的存在,使得动涡旋盘的最大变形位置为端板的边缘;十字滑环上键的应力和变形与十字滑环中心和曲柄销中心的位置相关;支架的应力和变形与十字滑环上键的受力情况相关。

针对涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,以轴承支撑合力、箱体底板的支撑力、输入扭矩及相应值的标准偏差的组合函数为优化目标,以轴承额定静载荷的10%及大小平衡块的总质量为约束条件,对大小平衡块的轴向布局及影响其质量和质心位置的尺寸提出优化设计,利用试验研究和遗传算法NSGA-Ⅱ组合进行多学科设计优化研究。仿真分析表明,该方法能够较好地获得综合平衡性能指标的最优值,对提高涡旋压缩机传动系统设计效率具有一定的现实意义。

为了揭示泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的影响,应用CFD技术对不同间隙尺寸下的涡旋压缩机内部流场的定常流动进行数值计算,通过改变轴向间隙,追踪一个选定的月牙形压缩腔,在一个循环周期内流场的变化,进而分析泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的压力场、温度场、速度场的影响,得到压缩腔的泄漏规律及最佳泄漏间隙,并将模拟结果与理论绝热过程进行比较,验证所采用数值技术方法的正确可行性。

运用Fluent中的2.5D网格技术和非一致网格技术,成功实现了涡旋压缩机的真正三维非稳态数值模拟。捕获到了端面泄漏现象和排气口的压力及温度的脉动现象,发现了涡旋压缩机工作腔内的周向流场分布和不均匀的瞬时温度场分布及由于泄漏所导致的局部涡流现象。模拟方法对于具有轴向映射结构的容积式压缩机的研究具有指导意义。

为了研究涡旋压缩机工作过程中腔内气体非稳态流动过程,建立了涡旋压缩机压缩腔的模型,依据动静涡旋齿啮合间隙调节压缩腔内流体区域的动网格分布,采用RNG k-ε湍流数学模型,实现了压缩腔内气体流动的数值模拟,研究气体速度场、压力场和温度场分布规律,分析了流场分布不均匀性的形成原因,探索了压缩腔间气体泄漏引起的传热、传质过程对非稳态流动的影响。

在气体力模型基础上,结合涡旋压缩机的基本参数和设计参数,分析了气体力的影响因素。得出基圆半径、节距、齿高、压缩比、排气量对气体力的影响情况。分析结果为减小涡旋压缩机的振动和噪声提供依据,为涡旋压缩机的动力平衡提供支撑。

构成涡旋压缩机涡旋齿的型线有很多种，不同型线的类型以及几何参数直接影响着涡旋压缩机的性能和结构尺寸。在现有涡旋型线几何理论的基础上，对圆、线段和正四边形渐开线以及变径基圆渐开线和组合型线的几何特性进行了详细的探讨，采用控制变量的方法，对比分析了不同涡旋型线几何参数和结构参数之间的相互关系；计算分析了圆渐开线和组合型线构成的动涡旋盘所受的气体力，计算结果表明组合型线动涡旋盘上所受的气体力波动较大，研究得到的结果为涡旋压缩机的设计提供了一定的理论基础和应用参考。

阐述了基于流体和固体耦合的涡旋压缩机电机冷却系统的仿真原理及方法,结合有限元仿真软件ANSYS Fluent,构建了涡旋压缩机电机冷却系统的流固耦合仿真模型,获取了电机内部及周围冷媒的温度和流场分布信息,并制作样机进行了试验,试验结果显示模拟结果和试验结果具有很强的一致性,为涡旋压缩机电机结构改进和冷却性能优化提供理论依据。结合电机结构和压缩机低压腔气路分布的特点,为增大冷却电机冷媒流量,对电机转子打孔的方案进行模拟分析,模拟结果显示能有效改善电机散热。