ANSYS-Fluent在两级永磁螺杆空压机内部流道设计中的应用

随着工业发展多样性，空气压缩机种类也趋向于多样化，而在节能减排的世界潮流中对空压机的节能也提出更高的要求。两级压缩永磁螺杆空压机节能效果相比于其他压缩机有着绝对的优势，越来越多的客户开始选择两级压缩 永磁螺杆空压机 来替代工厂里的旧机器。

两级永磁螺杆空压机在多方面参数性能都比两个单级压缩空压机更加优秀，如理论分析、中间冷却、中间压力调节、压缩比等。

既然两级空压机的性能更加突出，那么对两级之间的流道设计也是整个两级空压机设计的重要一环，如何设计出更加优秀的内部流道呢？我们可以从理论分析与有限元仿真相结合的方法对其进行设计优化。

图1 流道截面图

首先利用流体力学相关知识对其流道初步设计，图1是公司的某款两级压缩的内部流道的截面三维图。内部流道气流是否顺畅、涡流是否存在、局部压力损失大小、如何进一步优化，这些问题只靠样机试制去解决是很困难的，而且试制成本也会增加。而利用有限元分析软件对初始模型进行分析，就能找到解决问题的办法。

以上图2为流道中心截面风速分布图

借助有限元仿真软件ANSYS-Flunet对其流道模型进行分析，根据实际工况进行参数设置，最终得到流道内部静压分布及流速分布。图2为流道中心截面静压分布与气流分布图，从图中可以看出，流道内部静压分布较为均匀，下方与中部气流顺畅，没有压力突变，而在截面上方存在压力突变处，结合流速分布发现上方存在涡流，此处局部压力损失最大，需要改进结构减小涡流大小，进一步减少能量损失。

图3  流道内部速度流线分布图

图3整个流道速度流线分布图，进一步反映出流道内部气流分布情况，与截面分布图相似，图中上方存在涡流，存在能量损失。下方与中部气流顺畅能很好的从一级排气口进入二级进气口。经过对流道内部流场分析我们找到此结构存在的问题，进一步指导设计，优化模型进而得到最优的设计参数，做出性能更优、能效果更好的产品。