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摘要：本文是基于Simulation的压缩机排气管路结构的动态特性的模拟分析。模拟分析设计方法可为类似的压缩机排气管路结构设计提供参考。通过合理选择最适合压缩机的排气管路结构可以优化结构的抗疲劳性能。
关键词：动态特性；模拟分析设计方法；排气管路结构；疲劳；优化
中图分类号：S611文献标识码： A
《Analysis of Dynamic Characteristics of Went-pipe on Compressor Based on Simulation》
Li Shukui
(Dunham-Bush Yantai Co.,Ltd, Yantai, 264003,China)
Abstract: This paper was about analysis of dynamic characteristics of went-pipe on compressor based on simulation. This simulation design method may be used a reference for the design of similar configuration of went-pipe on compressor. The structure’s fatigue resistant ability can be optimized through the best choice of the configuration of went-pipe most suit to compressor .
Key words: dynamic characteristics; simulation design method; configuration of went-pipe; fatigue ;optimize
0引言
空調机组管路由于受到压缩机的脉动力而随之振动。相对于机组的其它部件，管路因其自身结构原因（薄壁件、弯管、焊接等应力集中问题）成为机组结构的薄弱环节。在压缩机运行中产生的循环振动激励下，管路往往易于产生变形，开裂而致泄露。根据文献【1】，制冷系统管路断裂的主要原因是管路的振动应力过大。所以对空调机组管路的动态特性进行研究，找出产品初步设计中的问题，进而优化结构，避免出现有害振动并提高零部件的工作可靠性就成为必需。涡旋压缩机的吸排气管作为空调机组中最靠近振源的管路零件，其振动特性尤其值得研究。本文以线性动力有限元法为手段，在simulation软件平台上进行给定工况下的压缩机排气管振动特性分析，做到分析过程可视化，得到其在运行过程中的动态特性参数，为今后其它类似结构的吸排气管设计分析提供了依据和技术应用准备。
1分析模型
管路中通常采用U形减震弯的结构以提高抗振性。风冷热泵机组中涡旋压缩机的排气管有两种结构。如图所示，两种管在压缩机的排气口处的一段结构一致，只是与四通阀相连的一段弯曲方向不同。
将排气管路三维实体模型在Simulation中进行网格化，使用曲面的壳网格单元，进行线性有限元分析计算。
2结果分析
通过在Simulation中对两种排气管分别进行模拟分析，材料屈服强度为258.646 MPa。得出以下结果：
1)静态分析算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
von Mises 应力(MPa) 165.382 127.313
安全系数 1.56 2.03
由结果可知，给定工况下排气管2的静态结构应力极值较低，安全系数较高。
2)频率分析算例结果如下：
排气管1
模式号: 频率 (赫兹) X 方向 Y 方向 Z 方向
1 65.706 0.40478 0.098956 1.54E-06
2 79.856 1.08E-06 2.42E-07 0.50718
3 309.77 0.15029 0.65104 9.90E-07
4 360.74 3.03E-07 3.06E-06 0.24483
5 599.5 1.58E-08 5.49E-08 0.053656
总和 X = 0.55507 总和 Y = 0.75 总和 Z = 0.80567
排气管2
模式号: 频率 (赫兹) X 方向 Y 方向 Z 方向
1 67.102 0.00074507 0.063409 0.432
2 81.694 0.48269 0.0063881 4.86E-06
3 297.14 0.011704 0.56152 0.063599
4 301.52 0.21355 0.10202 0.042275
5 581.95 0.076411 0.0026374 0.12022
总和 X = 0.7851 总和 Y = 0.73597 总和 Z = 0.6581
由结果可知，排气管1、2各自在排气方向（X轴）和垂直排气方向(Z轴)的减震性较好。
3)线性动态分析（模态时间历史）算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
VON Mises 应力(MPa) 170.389 127.645
VRES: 合速度(mm/s) 27.08 18.25
ARES: 合加速度(m/s2) 5.609 4.838
由结果可知，给定工况下排气管2的结构应力峰值较低，抗振性较好。
4)疲劳分析算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
损坏百分比 111% 70%
安全系数 0.81 1.06
由疲劳图解显示，排气管1的U形弯处有疲劳损坏问题。
3.结论
在管路所受载荷一致的情况下，管路结构所具有的动态特性决定了其强度和寿命。通过比较模拟分析结果，排气管2相比排气管1不论是结构应力、振动速度、加速度，还是疲劳强度安全系数等参数指标都要更好，可以明显提高机组工作的可靠性。由此可见，通过模拟分析设计方法，可以对机组管路的振动进行控制，同时可以优化结构的抗疲劳性能。这是面向产品总体质量的“动态优化，智能化和可视化”三化综合设计法【2】的一次具体应用。
参考文献：
【1】岳孝方，陈汝东.《制冷技术与应用》[M]上海：同济大学出版社，1992.52－67.
【2】闻邦椿，周知承，韩清凯，等．现代机械产品设计在新产品开发中的重要作用——兼论面向产品总体质量的“动态优化，智能化和可视化”三化综合设计法[J]．机械工程学报，2003 ，39(10):43-52.
关键词：动态特性；模拟分析设计方法；排气管路结构；疲劳；优化
中图分类号：S611文献标识码： A
《Analysis of Dynamic Characteristics of Went-pipe on Compressor Based on Simulation》
Li Shukui
(Dunham-Bush Yantai Co.,Ltd, Yantai, 264003,China)
Abstract: This paper was about analysis of dynamic characteristics of went-pipe on compressor based on simulation. This simulation design method may be used a reference for the design of similar configuration of went-pipe on compressor. The structure’s fatigue resistant ability can be optimized through the best choice of the configuration of went-pipe most suit to compressor .
Key words: dynamic characteristics; simulation design method; configuration of went-pipe; fatigue ;optimize
0引言
空調机组管路由于受到压缩机的脉动力而随之振动。相对于机组的其它部件，管路因其自身结构原因（薄壁件、弯管、焊接等应力集中问题）成为机组结构的薄弱环节。在压缩机运行中产生的循环振动激励下，管路往往易于产生变形，开裂而致泄露。根据文献【1】，制冷系统管路断裂的主要原因是管路的振动应力过大。所以对空调机组管路的动态特性进行研究，找出产品初步设计中的问题，进而优化结构，避免出现有害振动并提高零部件的工作可靠性就成为必需。涡旋压缩机的吸排气管作为空调机组中最靠近振源的管路零件，其振动特性尤其值得研究。本文以线性动力有限元法为手段，在simulation软件平台上进行给定工况下的压缩机排气管振动特性分析，做到分析过程可视化，得到其在运行过程中的动态特性参数，为今后其它类似结构的吸排气管设计分析提供了依据和技术应用准备。
1分析模型
管路中通常采用U形减震弯的结构以提高抗振性。风冷热泵机组中涡旋压缩机的排气管有两种结构。如图所示，两种管在压缩机的排气口处的一段结构一致，只是与四通阀相连的一段弯曲方向不同。
将排气管路三维实体模型在Simulation中进行网格化，使用曲面的壳网格单元，进行线性有限元分析计算。
2结果分析
通过在Simulation中对两种排气管分别进行模拟分析，材料屈服强度为258.646 MPa。得出以下结果：
1)静态分析算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
von Mises 应力(MPa) 165.382 127.313
安全系数 1.56 2.03
由结果可知，给定工况下排气管2的静态结构应力极值较低，安全系数较高。
2)频率分析算例结果如下：
排气管1
模式号: 频率 (赫兹) X 方向 Y 方向 Z 方向
1 65.706 0.40478 0.098956 1.54E-06
2 79.856 1.08E-06 2.42E-07 0.50718
3 309.77 0.15029 0.65104 9.90E-07
4 360.74 3.03E-07 3.06E-06 0.24483
5 599.5 1.58E-08 5.49E-08 0.053656
总和 X = 0.55507 总和 Y = 0.75 总和 Z = 0.80567
排气管2
模式号: 频率 (赫兹) X 方向 Y 方向 Z 方向
1 67.102 0.00074507 0.063409 0.432
2 81.694 0.48269 0.0063881 4.86E-06
3 297.14 0.011704 0.56152 0.063599
4 301.52 0.21355 0.10202 0.042275
5 581.95 0.076411 0.0026374 0.12022
总和 X = 0.7851 总和 Y = 0.73597 总和 Z = 0.6581
由结果可知，排气管1、2各自在排气方向（X轴）和垂直排气方向(Z轴)的减震性较好。
3)线性动态分析（模态时间历史）算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
VON Mises 应力(MPa) 170.389 127.645
VRES: 合速度(mm/s) 27.08 18.25
ARES: 合加速度(m/s2) 5.609 4.838
由结果可知，给定工况下排气管2的结构应力峰值较低，抗振性较好。
4)疲劳分析算例结果如下：
参数 排气管1 排气管2
损坏百分比 111% 70%
安全系数 0.81 1.06
由疲劳图解显示，排气管1的U形弯处有疲劳损坏问题。
3.结论
在管路所受载荷一致的情况下，管路结构所具有的动态特性决定了其强度和寿命。通过比较模拟分析结果，排气管2相比排气管1不论是结构应力、振动速度、加速度，还是疲劳强度安全系数等参数指标都要更好，可以明显提高机组工作的可靠性。由此可见，通过模拟分析设计方法，可以对机组管路的振动进行控制，同时可以优化结构的抗疲劳性能。这是面向产品总体质量的“动态优化，智能化和可视化”三化综合设计法【2】的一次具体应用。
参考文献：
【1】岳孝方，陈汝东.《制冷技术与应用》[M]上海：同济大学出版社，1992.52－67.
【2】闻邦椿，周知承，韩清凯，等．现代机械产品设计在新产品开发中的重要作用——兼论面向产品总体质量的“动态优化，智能化和可视化”三化综合设计法[J]．机械工程学报，2003 ，39(10):43-52.