为了研究表面粗糙度对无油润滑涡旋压缩机微间隙泄漏的影响,采用均匀的锯齿状粗糙元建立了微间隙的二维模型。在微尺度、低压差泄漏模型的基础上,借助计算机数值模拟技术,研究了微间隙表面粗糙元的高度、分布密度和布置方式对充分发展的泄漏流动的影响。结果表明,气体在通道边界附近存在明显的回流和分离现象,而且粗糙元对泄漏流动的影响效果取决于其高度、分布密度及布置方式。在微间隙大小及进口压力相同的条件下,较大的粗糙元高度和分布密度可以有效增大泄漏气体的流动阻力,降低泄漏流速,从而减小泄漏量。

为了分析涡旋压缩机运动机构的动力特性和运动规律,根据涡旋压缩机的结构和工作原理,采用三维实体建模和虚拟样机软件对其运动机构进行了三维实体建模,通过涡旋压缩机的运动仿真,获得了准确的运动学参数曲线,保证了涡旋压缩机设计的正确性和可靠性,提高了整体设计效率和精度。

利用Pro／E建立了涡旋压缩机动涡旋盘的三维实体模型，基于有限元法分别对动涡旋盛在气体力、温度场和惯性力作用下的应力和变形分布情况进行分析，并对气体力、温度场、惯性力耦合作用下动涡旋盘的变形和应力进行了数值计算。结果表明温度场引起的轴向变形较大，惯性力使涡旋齿尾部的变形增加，多场耦合作用下最大变形发生在涡旋齿头，最大应力发生在涡旋齿头的底部和驱动轴承座孔内。

针对涡旋压缩机的直通型径向密封效果欠佳的难题，提出了多种形式的迷宫槽结构。采用GAMBIT软件建立迷宫槽非结构化网格模型，利用FLUENT软件模拟计算了迷宫槽内的流体流动状态及泄漏损失，搭建迷宫槽的烟雾示踪剂试验台，结合试验分析了泄漏气体的泄漏流动状态及泄漏损失。结果表明：理论分析与模拟计算的泄漏损失情况相吻合；泄漏会随着间隙的增大和漩涡的增加而增大；槽型对泄漏量的影响会随着间隙的增大而逐渐减小；得到了双阶梯槽在间隙为0．002mm时的密封性能最好。为涡旋压缩机迷宫密封的优化设计拓宽了思路。

以涡旋压缩机径向迷宫密封为研究对象分别用宏观能量法和黏性流动理论计算该密封的泄漏量通过泄漏量理论值与实测值的对比以期探寻泄漏气体的气动热力行为。在假设无透气效应和泄漏气体在迷宫槽中作等压恒温恢复的条件下建立求解泄漏量的数理方程;在考虑透气效应与非等压恒温恢复的条件下利用热力过程方程与黏性流动理论推导出透气流是否达到声速的判别式及临界气速、临界密度、泄漏量的计算式。将两种算法所得泄漏量与实测泄漏量对比研究发现直通型迷宫密封中气体泄漏过程是膨胀吸热过程膨胀过程指数随相邻压缩腔压差的增大而减小;泄漏是由透气流与相邻迷宫槽间的二维泊肃叶流共同作用形成的透气效应随相邻压缩腔压差的增大而更加明显;用黏性流动理论求解泄漏量具有较高的计算精度。