Ин таҳқиқот рафтори ҷараён, ҳарорат, фишор, таниш ва деформатсияи компрессори scroll-ро дар насоси гармие, ки гармии партовии равандҳои нафт ва газро барқарор мекунад, ҳангоми кор ба таври ҳамгиро меомӯзад. Муҳаққиқон бо истифода аз CFD-и ба шабакаи динамикӣ асосёфта, таҳлили элементҳои ниҳоӣ ва равиши яксамтаи пайвастагии гармӣ–моеъ–ҷисми сахт чор марҳилаи хоси кориро дар мавқеъҳои 0°, 90°, 180° ва 270°-и меҳвар таҳлил карданд.
Хулосаи асосии таҳқиқот ин аст, ки рафтори механикии қанотҳои scroll-ро танҳо бо фишори газ шарҳ додан мумкин нест. Дар зери бори фишор деформатсияи максималӣ дар ҳамаи марҳилаҳои таҳқиқшуда 0,84385 µm ё камтар боқӣ монд, дар ҳоле ки танҳо дар зери бори ҳарорат деформатсияи максималӣ ба 28,605 µm расид. Ба ҳамин монанд, баландтарин танише, ки танҳо бори фишор ба вуҷуд овард, 8,418 MPa буд, дар ҳоле ки дар бори ҳарорат 521,81 MPa гузориш шуд. Аз ин рӯ, дар модели таҳқиқшуда ва шароити корӣ омили асосии муайянкунандаи ҷавоби сохторӣ майдони ҳарорат дониста шуд.
Ҳангоми ҳамзамон татбиқ шудани фишор ва ҳарорат, ҷавоби сохторӣ ҷамъбасти одии математикии натиҷаҳои ду бори ҷудогона нест. Дар муқоисаи марҳилаи 0° деформатсияи аз фишор ба вуҷудомада 0,84385 µm, деформатсияи аз ҳарорат ба вуҷудомада 28,605 µm буд, аммо дар зери бори якҷоя дар матни асосӣ 28,509 µm гузориш шудааст. Муҳаққиқон ин фарқро ҳамчун инҳирофи ғайрихаттии пайвастагӣ ба андозаи 0,938 µm ифода мекунанд. Барои таниш низ дар ҳамин марҳила бори фишор 6,72 MPa, бори ҳарорат 521,81 MPa ва бори якҷоя 521,35 MPa буда, инҳирофи гузоришшуда 7,18 MPa аст.
Майдони ҷараён низ вобаста ба кунҷи меҳвар тағйироти назаррас нишон медиҳад. Суръати максималии ҷараён дар марҳилаҳои 0°, 90°, 180° ва 270° мутаносибан 31,8563; 46,4273; 30,2823 ва 43,5037 m/s ҳисоб шудааст. Дар 270° фишори камераи фишурдашавӣ то 359.069 Pa боло рафта, муҳаққиқон онро ҳолати фишурдашавии барзиёд аз фишори разряд болотар арзёбӣ кардаанд. Дар ҳамин марҳила ҳарорати максималӣ бо 344,753 K ба баландтарин қимати чор марҳилаи таҳқиқшуда расид.
Модели ададӣ комилан бидуни санҷиш гузошта нашудааст. Муҳаққиқон дар 2900 rpm панҷ шароити таҷрибавӣ ташкил карда, сарфи массавӣ, ҳарорати баромад ва самаранокии изентропиро бо натиҷаҳои ададӣ муқоиса карданд. Бузургтарин фарқи сарфи массавӣ 0,000896 kg/s, фарқи ҳарорати баромад 2,6322 K ва фарқи самаранокии изентропӣ %6,0873 гузориш шудааст. Аммо ин таҷрибаҳо таниш ва деформатсияи қанотҳои scroll-ро мустақиман чен намекунанд; санҷиши таҷрибавӣ асосан модели термодинамикӣ/ҷараёнии компрессорро дастгирӣ мекунад.
Аз нигоҳи Тоҷикистон: Таҳқиқот дар майдони нафт ё гази табиии Тоҷикистон гузаронида нашудааст ва параметрҳои геометрӣ ва кории компрессори scroll-и истифодашуда хоси ҳамин модел мебошанд. Бо вуҷуди ин, барои гурӯҳҳои муҳандисӣ, ки бо барқарорсозии гармии партов дар иншооти нафту газ, насосҳои гармии саноатӣ, компрессорҳои хунуккунӣ ва тарҳи механизмҳои scroll кор мекунанд, паёми муҳими тарҳрезӣ медиҳад: андозабандии механикӣ танҳо аз рӯйи қувваҳои фишор метавонад деформатсия ва танишҳои гармиро, ки градиентҳои баланди ҳарорат ба вуҷуд меоранд, нодида гирад. Натиҷаҳо барои геометрияҳои дигар, моддаҳои хунуккунанда, суръатҳо ва фишорҳои корӣ дар Тоҷикистон бояд алоҳида санҷида шаванд.
Масъалае, ки таҳқиқот мехоҳад ҳал кунад, чист?
Компрессорҳои scroll газро бо ташкили ҳаҷмҳои пӯшидае, ки байни ду профили спиралии собит ва орбиталӣ пайваста хурд мешаванд, фишурда мекунанд. Нуқтаи муҳим барои ин таҳқиқот он аст, ки ҳамон як қаноти металлии scroll ҳамзамон ба фишори тағйирёбандаи газ ва майдони ҳарорати нобаробар дучор мешавад.
Қисме аз равишҳои пешина танҳо майдони ҷараёни дохилиро, қисми дигар танҳо деформатсияи сохториро дар зери борҳои муайян баррасӣ мекарданд. Муҳаққиқон махсусан кӯшиданд се саволро ҷудо кунанд:
- Майдони фишор танҳо дар сохтори scroll чӣ қадар деформатсия ва таниш ба вуҷуд меорад?
- Майдони ҳарорат танҳо чӣ қадар ҷавоби сохторӣ ба вуҷуд меорад?
- Оё таъсири якҷояи фишор ва ҳарорат ҷамъбасти одии ин ду натиҷа аст?
Аз ин рӯ, барои ҳамон чор марҳила бори фишор, бори ҳарорат ва якҷоягии ду бор алоҳида ҳал карда шуданд.
Геометрияи кори компрессори scroll
Камераи кори компрессор аз як scroll-и собит ва як scroll-и орбиталӣ ташкил мешавад. Ду профил бо фарқи фазаи 180° рӯ ба рӯ ҷойгир шудаанд. Scroll-и орбиталӣ дар гирди меҳвари худ намегардад; он дар атрофи маркази scroll-и собит ҳаракати орбиталии интиқолӣ мекунад. Ҳамин тавр, ҷайбҳои ҷаббиш, ки дар канори берунӣ ба вуҷуд меоянд, ба марказ ҳаракат карда, ҳаҷмашон кам мешавад ва моеъ фишурда мегардад.
Профили scroll-и истифодашуда геометрияи инволютаи даврашакл дорад. Профили дохилӣ:
\[ \begin{aligned} x_i &= r[\cos(\phi_i+\alpha)+\phi_i\sin(\phi_i+\alpha)]\\ y_i &= r[\sin(\phi_i+\alpha)-\phi_i\cos(\phi_i+\alpha)] \end{aligned} \]
ва профили берунӣ:
\[ \begin{aligned} x_o &= r[\cos(\phi_o-\alpha)+\phi_o\sin(\phi_o-\alpha)]\\ y_o &= r[\sin(\phi_o-\alpha)-\phi_o\cos(\phi_o-\alpha)] \end{aligned} \]
бо ин муносибатҳо муайян шудааст.
| Параметри геометрӣ | Қимат |
|---|---|
| Радиуси доираи асосӣ | 2,29997 mm |
| Диаметри орбита | 7,30852 mm |
| Баландии қаноти scroll | 24 mm |
| Ғафсии девор | 3,56103 mm |
| Шумораи гардишҳо | 2,625 |
| Кунҷи тавлиди инволюта | 0,774147 rad |
Маводи scroll бо кадом хусусиятҳо моделсозӣ шуд?
Барои плитаҳои scroll-и собит ва ҳаракаткунанда хӯлаи алюминии 4032 истифода шудааст.
| Хусусияти мавод | Қимат |
|---|---|
| Зичӣ | 2,68 × 10³ kg/m³ |
| Модули чандирӣ | 79 GPa |
| Таносуби Пуассон | 0,33 |
| Коэффисиенти тавсеаи гармӣ | 1,95 × 10⁻⁵ K⁻¹ |
| Гузаронандагии гармӣ | 141 W/(m·K) |
| Гармии хос | 864 J/(kg·K) |
Модели моеъ ба кадом муодилаҳои физикӣ асос меёбад?
Нигоҳдории масса дар майдони ҷараён:
\[ \frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla\cdot(\rho\vec{v})=0 \]
муайян шудааст. Дар ҳисоби энергия бошад, аъзои конвексия, гузариши гармӣ, кори фишор ва талафоти часпакӣ якҷоя истифода мешаванд:
\[ \rho c_p \left( \frac{\partial T}{\partial t} + \vec{v}\cdot\nabla T \right) = \nabla\cdot(K_{eff}\nabla T) + \beta T\frac{Dp}{Dt} + \Phi \]
Азбаски дар минтақаи ҷисми сахт ҷараёни макроскопӣ вуҷуд надорад, аъзои конвексия хориҷ карда шуда, интиқоли гармӣ асосан ҳамчун гузаронандагӣ моделсозӣ шудааст:
\[ \rho_s c\frac{\partial T}{\partial t} = \nabla\cdot(K_{eff}\nabla T)+\dot q \]
Дар сарҳади моеъ–ҷисми сахт нигоҳдории ҷараёни гармӣ:
\[ q_s=q_f \]
бо ин шарт таъмин шудааст.
Чаро шабакаи динамикӣ истифода шуд?
Бо ҳаракати scroll-и орбиталӣ шакли камераҳои ҷаббиш, фишурдашавӣ ва разряд дар ҳар қадами вақт тағйир меёбад. Азбаски шабакаи собити CFD ин ҳаҷмҳои тағйирёбандаро мустақиман нишон дода наметавонад, муҳаққиқон Spring Smoothing ва 2.5D Remeshing-ро бо функсияи муайянкардаи корбар, ки сарҳадҳои ҳаракатро назорат мекунад, якҷоя истифода бурданд.
Дар камераи корӣ 10 қабати sweep ва андозаи элементи 0,55 mm; дар минтақаҳои даромад ва баромад се қабат ва андозаи элементи 1,0 mm истифода шуд. Шабакаи ниҳоии CFD:
- 615.828 ҳуҷайра,
- 359.008 гиреҳ
-ро дар бар мегирад.
Мустақилияти шабака аз рӯйи самаранокии ҳаҷмӣ арзёбӣ шуд. Пас аз сатҳи дуюми шабака, афзоиши шумораи ҳуҷайраҳо ба самаранокии ҳаҷмии ҳисобшуда таъсири кам дошт ва 615.828 ҳуҷайра ҳамчун тавозуни байни дақиқӣ ва хароҷоти ҳисоб интихоб шуд.
Шартҳои асосии сарҳадии CFD кадом буданд?
| Параметр | Қимат / усул |
|---|---|
| Моддаи хунуккунанда | R134a |
| Фишори даромад | 101.325 Pa |
| Фишори баромад | 300.000 Pa |
| Ҳарорати даромад | 300 K |
| Суръати гардиш | 3000 rpm |
| Модели турбулентӣ | RNG k-ε |
| Қадами вақт | 0,0000555556 s |
| Меъёри ҳамгароӣ | 10⁻⁶ |
| Пайвасткунии фишор–суръат | Алгоритми Coupled |
| Хусусиятҳои R134a | Маълумоти моеъи воқеии NIST REFPROP 10.0 |
| Мубодилаи гармӣ бо муҳит | Нодида гирифта шуд |
| Фарзи фишурдашавӣ | Адиабатӣ |
Модели ададӣ бо таҷриба чӣ гуна санҷида шуд?
Дар санҷиши таҷрибавӣ компрессор дар 2900 rpm кор кард. Бо тағйир додани ҳарорати зарфи хоки геотермалӣ ҳарорати ҷаббиш ва фишори вобастаи он тағйир дода шуд; дар маҷмӯъ панҷ ҳолати корӣ омӯхта шуд.
| Ҳолат | Ҳарорати ҷаббиш | Фишори ҷаббиш | Фишори разряд | Таносуби фишор |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 283 K | 1,9 MPa | 6,5 MPa | 3,42 |
| 2 | 288 K | 1,975 MPa | 6,5 MPa | 3,29 |
| 3 | 293 K | 2,05 MPa | 6,5 MPa | 3,17 |
| 4 | 298 K | 2,125 MPa | 6,5 MPa | 3,05 |
| 5 | 303 K | 2,2 MPa | 6,5 MPa | 2,95 |
Бо ишора ба нобоварибахш будани ченкунии мустақими сарфи газ, сарфи симулятсия бо сарфи назариявии массавӣ муқоиса шуд:
\[ \dot m_{th}=V_s\rho_{in}n \]
Гузориш шуд, ки дар панҷ ҳолат тамоюлҳои ададӣ ва таҷрибавӣ/назариявӣ умуман мувофиқанд. Бузургтарин фарқҳо:
- дар сарфи массавӣ 0,000896 kg/s,
- дар ҳарорати баромад 2,6322 K,
- дар самаранокии изентропӣ %6,0873
гузориш шуданд.
Маҳдудияти ин санҷиш муҳим аст: муқоисаи таҷрибавӣ барои модели ҷараён ва термодинамикӣ анҷом шудааст. Танишҳои ҳисобшудаи сатҳи 500 MPa дар қанотҳои scroll ё деформатсияҳои гармии миқёси микрометр бо ченкунии мустақими таҷрибавии деформатсия/таниш тасдиқ нашудаанд.
Чаро чор марҳилаи хос интихоб шуданд?
Кунҷи меҳвари 0° ҳамчун лаҳзае муайян шудааст, ки камераи ҷаббиш раванди ҷаббишро қариб анҷом медиҳад. Сипас марҳилаҳои 90°, 180° ва 270° истифода шуда, ҳолатҳои хоси ҷаббиш, фишурдашавӣ ва разряд дар як даври пурраи орбиталӣ муқоиса шуданд.
Дар майдони фишор чӣ ёфт шуд?
| Кунҷи меҳвар | Фишори максималӣ | Фишори минималӣ |
|---|---|---|
| 0° | 300.432 Pa | −8464,09 Pa |
| 90° | 312.445 Pa | −37.339,6 Pa |
| 180° | 311.450 Pa | 4677,31 Pa |
| 270° | 359.069 Pa | 52.703,1 Pa |
Дар марҳилаҳои 0° ва 90° дар минтақаи ҷаббиш фишорҳои маҳаллии манфӣ ҳисоб шудаанд. Муҳаққиқон инро бо ҳаракати босуръати орбиталӣ ва таъсири инерсия ҳангоми пур шудани камераи ҷаббиш алоқаманд мекунанд.
Натиҷаи аз ҳама ҷолиб дар марҳилаи 270° аст. Вақте ҳаҷми камераи фишурдашавӣ ба ҳадди ақал наздик мешавад, фишор то 359.069 Pa боло рафта, аз фишори разряди муайяншудаи 300.000 Pa зиёд мешавад. Муҳаққиқон ин ҳолатро over-compression — фишурдашавии барзиёд меноманд ва қайд мекунанд, ки он метавонад талафоти иловагии энергия ва коҳиши самаранокиро ба вуҷуд орад.
Майдони ҳарорат чӣ гуна тағйир ёфт?
| Кунҷи меҳвар | Ҳарорати максималӣ | Ҳарорати минималӣ |
|---|---|---|
| 0° | 341,248 K | 289,354 K |
| 90° | 339,483 K | 275,914 K |
| 180° | 342,411 K | 292,891 K |
| 270° | 344,753 K | 299,132 K |
Майдони ҳарорат нисбат ба майдони фишор сохтори бештар нобаробар нишон дод. Бо зиёд шудани фишурдашавӣ ба самти марказ ҳарорат баланд шуда, дар марҳилаи 270° қимати максималӣ 344,753 K буд.
Оё шарҳи майдони ҷараён танҳо бо харитаҳои ранга кофӣ буд?
Муҳаққиқон дар се буриши гуногуни X–Y нӯҳ нуқтаи хосро муайян карда, дар маҷмӯъ тавассути 27 нуқтаи мониторинг тақсимоти фишор, ҳарорат, энергияи кинетикии турбулентӣ ва суръатро низ алоҳида омӯхтанд.
Ин таҳлил нишон дод, ки дар камераи корӣ майдони фишор нисбатан ҳамвортар аст, аммо ҳарорат, суръат ва энергияи кинетикии турбулентӣ бештар гетерогенӣ мебошанд. Ёфт шудани тамоюлҳои монанд дар се буриши меҳварӣ аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун нишонаи монандии хусусиятҳои ҷараён дар самти меҳварӣ барои геометрияи таҳқиқшуда шарҳ дода шуд.
Борҳои майдони ҷараён ба модели ҷисми сахт чӣ гуна интиқол дода шуданд?
Дар шабакаи барои минтақаи ҷисми сахт сохташуда 655.986 ҳуҷайра ва 1.154.667 гиреҳ мавҷуд аст. Майдонҳои гузарои фишор ва ҳарорат, ки дар марҳилаҳои 0°, 90°, 180° ва 270° ҳисоб шудаанд, ҳамзамон ба сатҳҳои мувофиқи scroll харитабандӣ шуданд.
Усули таҳқиқот пайвастагии яксамта аст:
- Ҳалли CFD иҷро мешавад.
- Майдонҳои фишор ва ҳарорати марҳилаи муайян гирифта мешаванд.
- Ин майдонҳо ба модели сахти scroll интиқол дода мешаванд.
- Бори фишор, бори ҳарорат ва бори якҷоя алоҳида ҳал мешаванд.
- Таъсири бозгаштии деформатсияи ҷисми сахт ба майдони ҷараён ҳисоб карда намешавад.
Бори фишор танҳо то чӣ андоза таъсир дошт?
| Кунҷи меҳвар | Деформатсияи максималӣ | Таниши максималӣ |
|---|---|---|
| 0° | 0,84385 µm | 6,72 MPa |
| 90° | 0,82154 µm | 8,418 MPa |
| 180° | 0,50564 µm | 3,902 MPa |
| 270° | 0,63042 µm | 3,8524 MPa |
Дар бори фишор, бузургтарин деформатсия дар қисми миёнаи камераи фишурдашавӣ мушоҳида шуд, ки қанотҳои scroll-и ҳаракаткунанда ва собит ба ҳам наздик мешаванд. Таниши максималӣ бошад дар минтақаи решаи қаноти scroll ҷамъ шуд.
Чаро бори ҳарорат хеле муҳимтар баромад?
| Кунҷи меҳвар | Деформатсияи максималӣ | Таниши максималӣ |
|---|---|---|
| 0° | 28,605 µm | 521,81 MPa |
| 90° | 23,329 µm | 369,86 MPa |
| 180° | 24,055 µm | 438,14 MPa |
| 270° | 26,712 µm | 515,47 MPa |
Андозаи деформатсия дар зери бори гармӣ нисбат ба бори фишор ба таври назаррас баландтар аст. Муҳаққиқон инро бо тавсеаи гармӣ ва маҳдудиятҳои механикие алоқаманд мекунанд, ки аз тақсимоти нобаробари ҳарорат дар сохтори алюминии scroll ба вуҷуд меоянд.
Бузургтарин деформатсия боз ҳам дар қисми миёнаи камераи фишурдашавӣ аст. Баландтарин таниши гармӣ бошад дар минтақаи решаи қанот аз оғози scroll то камераи фишурдашавӣ ҷамъ шудааст.
Дар бори якҷояи фишор ва ҳарорат чӣ шуд?
| Кунҷи меҳвар | Деформатсияи максималӣ | Таниши максималӣ |
|---|---|---|
| 0° | 28,569 µm* | 521,35 MPa |
| 90° | 23,248 µm | 367,70 MPa |
| 180° | 24,257 µm | 439,52 MPa |
| 270° | 26,632 µm | 537,67 MPa |
*Қайди мутобиқати манбаъ: Барои 0° қимати Расми 25 ва Ҷадвали 10 28,569 µm аст. Дар матни шарҳ ва хулосаи ҳамон таҳқиқот бошад 28,509 µm навишта шудааст. Манбаъ фарқи ин ду қиматро шарҳ намедиҳад.
Тарзи тағйири натиҷаҳои бори якҷоя вобаста ба кунҷи меҳвар бештар ба каҷхатти танҳо бори гармӣ монанд аст, на ба бори фишор. Ин ҳолат далели асосии хулосаи таҳқиқот аст, ки “бори гармӣ ҷавоби сохториро бартарӣ медиҳад”.
Чаро таъсири якҷоя ба ҷамъбасти одӣ баробар нест?
Қиматҳои дар матни манбаъ барои марҳилаи 0°:
- Деформатсияи бори фишор: 0,84385 µm
- Деформатсияи бори ҳарорат: 28,605 µm
- Деформатсияи якҷоя: дар матни асосӣ 28,509 µm
- Инҳироф аз ҷамъбасти хаттии гузоришшудаи манбаъ: 0,938 µm
Барои таниш:
- Бори фишор: 6,72 MPa
- Бори ҳарорат: 521,81 MPa
- Бори якҷоя: 521,35 MPa
- Инҳирофи гузоришшудаи манбаъ: 7,18 MPa
дода шудаанд. Муҳаққиқон ин натиҷаро бо мавҷудияти таъсирҳои мутақобила, аз ҷумла маҳдуд шудани механикии тавсеаи гармӣ аз ҷониби фишор, алоқаманд мекунанд ва қайд мекунанд, ки ҷавоби бисёрфизикӣ бо ҷамъбасти мустақими натиҷаҳои борҳои мустақил ифода намешавад.
Таҳқиқот чӣ мегӯяд?
- Дар компрессори scroll-и таҳқиқшуда майдонҳои фишори дохилӣ, ҳарорат ва суръат вобаста ба кунҷи меҳвар дар вақт ва фазо тағйир меёбанд.
- Тақсимоти ҳарорат ва суръат дар камераи кори scroll якхела нест.
- Дар марҳилаи 270° ҳолати фишурдашавии барзиёд бо фишори максималии 359.069 Pa ҳисоб шудааст.
- Деформатсия ва таниши сохтории аз фишор ба вуҷудомада аз натиҷаҳои бори гармӣ хеле хурдтаранд.
- Деформатсияи максималии қанотҳои scroll асосан дар қисми миёнаи камераи фишурдашавӣ ба амал меояд.
- Таниши максималӣ дар минтақаи решаи қанот ҷамъ мешавад.
- Рафтор дар зери бори якҷояи гармӣ ва фишор бештар ба рафтори бори гармӣ монанд аст.
- Таъсири якҷояи борҳои фишор ва ҳарорат ҷамъбасти одии хаттии натиҷаҳои мустақил нест.
Таҳқиқот чӣ намегӯяд?
- Қиматҳои ҳисобшудаи таниш ва деформатсия мустақиман дар scroll-и воқеӣ бо тензометр ё ченкунии деформатсияи пурраи майдон тасдиқ нашудаанд.
- Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки ҳамаи геометрияҳои компрессори scroll ба ҳамон қиматҳои таниши гармӣ мерасанд.
- Аз сатҳҳои таниши ҳисобшуда барои хӯлаи алюминии 4032 мустақиман умри хастагӣ ё умри шикаст бароварда нашудааст.
- Миқдори фарсудашавии нӯг ба таври таҷрибавӣ чен нашудааст.
- Пайвастагии яксамта ҳисоб намекунад, ки деформатсияи scroll чӣ гуна ҷараёни ихроҷ ё майдони ҷараёнро боз тағйир медиҳад.
- Таҳқиқот бо натиҷаҳои пайвастагии дусамта муқоиса намекунад.
- Дар майдони нафту газ сарфаи энергия ё коҳиши хароҷоти нигоҳдорӣ дар давраи воқеии истифода чен нашудааст.
Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот
Ҷараёни таҳлилии таҳқиқот
- Дар асоси компрессори scroll-и стенди воқеии насоси гармӣ геометрияи сеченака сохта шуд.
- Камераи кори scroll бо шабакаи динамикӣ моделсозӣ шуд.
- Бо истифода аз хусусиятҳои моеъи воқеии R134a ҳалли CFD анҷом дода шуд.
- Мустақилияти шабака аз рӯйи самаранокии ҳаҷмӣ санҷида шуд.
- Бо панҷ шароити таҷрибавӣ сарфи массавӣ, ҳарорати баромад ва самаранокии изентропӣ муқоиса шуданд.
- Майдонҳои фишор ва ҳарорат дар марҳилаҳои 0°, 90°, 180° ва 270° гирифта шуданд.
- Ин борҳо ба модели сахти scroll харитабандӣ шуданд.
- Борҳои фишор, ҳарорат ва якҷоя алоҳида бо FEA ҳал шуданд.
- Қиматҳои максималӣ ва ҷойгиршавии деформатсия ва таниш муқоиса шуданд.
Суръати максималӣ дар чор марҳила
| Кунҷи меҳвар | Суръати максималӣ |
|---|---|
| 0° | 31,8563 m/s |
| 90° | 46,4273 m/s |
| 180° | 30,2823 m/s |
| 270° | 43,5037 m/s |
Баландтарин суръат дар 90° дар наздикии минтақаи ҷаббиш ҳисоб шудааст. Дар 180° бошад бо тағйири роҳи ҷараён ва фишор суръати максималӣ боз коҳиш меёбад.
Муқоисаи ниҳоии навъҳои бор
| Навъи бор | Баландтарин деформатсияи дар таҳқиқот дидашуда | Баландтарин таниши дар таҳқиқот дидашуда |
|---|---|---|
| Танҳо фишор | 0,84385 µm | 8,418 MPa |
| Танҳо ҳарорат | 28,605 µm | 521,81 MPa |
| Фишор + ҳарорат | 28,569 µm* | 537,67 MPa |
*Қайди манбаъ: Деформатсияи максималии бори якҷоя мувофиқи Ҷадвали 10 ва Расми 25 28,569 µm аст; матни хулоса 28,509 µm менависад.
Минтақаҳои аз нигоҳи механикӣ муҳимтарин
Дар ҳар се равиши боргузорӣ деформатсияи максималӣ асосан дар қисми миёнаи камераи фишурдашавӣ ба амал меояд. Дар ин минтақа фарқи бор байни сатҳҳои дохилӣ ва берунии scroll таъсири хамишро зиёд мекунад.
Таниши максималӣ бошад асосан дар решаи қаноти scroll ҷамъ мешавад. Дар борҳои гармӣ ва якҷоя минтақаи муҳим атрофи решаи қанот аст, ки аз оғози scroll ба камераи фишурдашавӣ тӯл мекашад.
Чаро scroll-и орбиталӣ ва собит яксон рафтор намекунанд?
Дар таҳқиқот ба scroll-и орбиталӣ ва fixed scroll шартҳои якхелаи маҳдудият татбиқ намешаванд. Scroll-и собит дар ҳама самтҳо маҳкам карда мешавад, дар ҳоле ки сатҳҳои ҳаракат ва подшипники scroll-и орбиталӣ дар самтҳои гуногун маҳдуд мешаванд. Муҳаққиқон бештар будани таниш ва деформатсия дар scroll-и орбиталиро умуман бо ҳамин фарқияти шартҳои механикӣ алоқаманд мекунанд.
Маҳдудияти асосии пайвастагии яксамта
Муҳимтарин маҳдудияти методологии таҳқиқот ин аст, ки натиҷаи сохторӣ ба майдони CFD бозпас фиристода намешавад. Ба ибораи дигар:
ҷараён → ҳарорат/фишор → сохтор
ҳисоб мешавад, аммо:
деформатсияи сохторӣ → тағйири фосила → ихроҷ → майдони нави ҷараён
ҳал намешавад.
Муҳаққиқон ошкоро мегӯянд, ки агар деформатсияи scroll ба дараҷае расад, ки фосилаҳоро тағйир диҳад, ихроҷро зиёд кунад ё ларзиш ба вуҷуд оварад, ин маҳдудият муҳим мешавад. Барои корҳои оянда пайвастагии дусамтаи гармӣ–моеъ–ҷисми сахт, омӯзиши таъсири ихроҷ, санҷиши мустақимтари таҷрибавии таниш/деформатсияи scroll ва муқоисаи параметрҳои гуногуни профил пешниҳод шудааст.
Маънои муҳандисии натиҷаҳо
Паёми қавии тарҳрезии таҳқиқот ин аст, ки арзёбии механикии компрессорҳои scroll-и баландсуръат танҳо аз рӯйи фишори газ нокифоя буда метавонад. Дар системаи таҳқиқшуда тақсимоти таниш ва деформатсияи сохтори scroll то андозае калон майдони ҳароратро пайгирӣ мекунад.
Аз ин рӯ, дар қарорҳои тарҳрезӣ ба монанди оптимизатсияи профил, фосилаи нӯг, геометрияи решаи қанот, идоракунии тавсеаи гармӣ ва назорати фарсудашавӣ, арзёбии якҷояи майдонҳои ҷараён, ҳарорат ва сохтор равиши асосии муҳандисии пешниҳодкардаи таҳқиқот аст. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳои мавҷуда бо пайвастагии яксамта ва геометрияи муайяни компрессор маҳдуданд.
Қайди манбаъ ва усул
Номи пурраи аслии таҳқиқот: Study on Thermal–Fluid–Solid Coupling Characteristics of a Scroll Compressor in an Oil–Gas Waste Heat Recovery Heat Pump System
Муаллифон: Yingju Pei; Jingxian Zeng; Lei Zeng; Li Kou; Xu Luo; Yangqi Liu.
Тартиби муаллифон: Тартиби манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст. Изҳороти ҳаммуаллифи аввал/саҳми баробар вуҷуд надорад.
Муаллифи масъул: Yingju Pei.
Муассисаҳо: State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology; Tianfu Yongxing Laboratory, Geothermal Exploration, Development and Comprehensive Utilization Research Center; College of Energy, Chengdu University of Technology; College of Mechanical and Electrical Engineering, Chengdu University of Technology.
Маҷалла: Machines. Ношир: MDPI, Basel, Switzerland. Ҷилд: 14. Рақами мақола: 569. Сол: 2026.
DOI: 10.3390/machines14050569
Қайди расмии нашр: Тавассути DOI ва сабти расмии мақолаи MDPI тасдиқ шудааст.
Раванди нашр: 17 March 2026 қабул, 30 April 2026 бозбинӣ, 18 May 2026 пазируфта ва 20 May 2026 нашр шудааст.
Муҳаррири академӣ: Payam Shams Ghahfarokhi.
Навъи манбаъ ва вазъи тақриз: Мақолаи таҳқиқотии тақризшудаест, ки дар маҷаллаи Machines нашр шудааст. Таҳқиқот санҷиши таҷрибавии термодинамикӣ, таҳлили CFD бо шабакаи динамикӣ, таҳлили элементҳои ниҳоӣ ва пайвастагии яксамтаи гармӣ–моеъ–ҷисми сахтро якҷоя истифода мебарад.
Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).
Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби National Natural Science Foundation of China Youth Fund No. 52304004; CDUT-PLC2025016CJRH; лоиҳаҳои махсуси Sichuan Province 2024ZYD0122 ва 2024ZYD0142; Tianfu Yongxing Laboratory 2023KJGG13; Sichuan Province Key R&D Project 2024YFNH0022 ва National Science and Technology Major Project 2024ZD1406500 ва чанд барномаи дигар дастгирӣ шудааст.
Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул фиристода шаванд.
Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро эълон накардаанд.
Саҳми муаллифон: Yingju Pei — консептуализатсия, таҳлили расмӣ, маблағгузорӣ, таҳқиқот, идоракунии лоиҳа, назорат ва бозбинӣ; Jingxian Zeng — таҳлили расмӣ, таҳқиқот, усул, нармафзор, санҷиш ва лоиҳаи аввал; Lei Zeng — санҷиш, визуализатсия ва таҳрир; Li Kou — нармафзор, визуализатсия ва лоиҳаи аввал; Xu Luo — нармафзор, таҳлили расмӣ ва лоиҳаи аввал; Yangqi Liu — усул ва санҷиш.
Ҳудуди мазмуни илмӣ: Усул, муодилаҳо, параметрҳои геометрӣ, хусусиятҳои мавод, шартҳои сарҳадии CFD, муқоисаҳои таҷрибавӣ, маълумоти майдони ҷараён, натиҷаҳои таниш ва деформатсия дар ин матни Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Аз берун натиҷаи нави илмӣ илова нашудааст.
Ҳудуди санҷиши таҷрибавӣ: Таҷрибаҳо рафтори сарфи массавӣ, ҳарорати разряд ва самаранокии изентропии модели ададии компрессорро муқоиса мекунанд. Майдонҳои ҳисобшудаи таниш ва деформатсия дар қанотҳои scroll бо ченкунии мустақими механикии таҷрибавӣ тасдиқ нашудаанд.
Ҳудуди пайвастагӣ: Усули истифодашуда яксамта аст. Азбаски деформатсияи ҷисми сахт ба майдони CFD бозхурд намешавад, тағйири фосилаи мӯҳрбандӣ, ҷараёни ихроҷ ё майдонҳои минбаъдаи фишор/ҳарорат аз сабаби деформатсия дар модели мавҷуда ҳал намешавад.
Номувофиқии ададии дохили манбаъ: Деформатсияи бори якҷоя дар 0° дар матни асосӣ ва хулоса 28,509 µm, аммо дар Расми 25 ва Ҷадвали 10 28,569 µm дода шудааст. Манбаъ ин фарқро шарҳ намедиҳад. Инҳирофи пайвастагии 0,938 µm, ки манбаъ гузориш кардааст, ба қимати 28,509 µm асос ёфтааст.
Намоиши муодилаи дохили манбаъ: Дар бахше, ки қувваҳои scroll-и орбиталиро шарҳ медиҳад, Муодилаи (11) ва Муодилаи (12) дар шакли чопӣ аз як рамзи тарафи чапи \(F_{t,o}\) истифода мекунанд; шарҳи матнии бахш бошад қувваҳои тангенсиалӣ ва радиалиро алоҳида муайян мекунад. Ин фарқи ишора дар ин ҷо пинҳонӣ ислоҳ нашудааст.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд