CN106529048A - 空调压缩机配管振动仿真方法 - Google Patents

空调压缩机配管振动仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空调参数仿真，其公开了一种空调压缩机配管振动仿真方法，解决传统技术中的空调压缩机配管振动仿真方法存在的仿真计算量大和计算准确度低的问题。该方法包括：A、依据模态实验及与模态仿真结果对比确定压缩机配管结构有限元分析模型；B、由试验测试获得压缩机表面振动位移响应函数S(f)，其中f为频率；C、将压缩机表面振动位移响应函数S(f)划分为多个频率段函数Si(f)(i≥1，且为整数)；D、提取压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)(j＝i)，作为整个分析系统的节点载荷激励，分段进行仿真；E、将仿真结果进行整合，得压缩机配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果。

Description

空调压缩机配管振动仿真方法
技术领域
本发明涉及空调参数仿真，具体涉及一种空调压缩机配管振动仿真方法。
背景技术
目前，对于变频空调压缩机配管的振动仿真分析主要有如下两种方式：
(1)压缩机配管瞬态动力学仿真方法：它是将压缩机内部转子转矩作为载荷激励加载到转子转轴上，把载荷激励值离散化，考虑材料非线性(如橡胶材料)和接触非线性(如摩擦接触)因素，分析压缩机配管在某时刻点下的动态响应。该方法属时域分析方法范畴，能够对压缩机配管的振动状态做精确的时域分析，但一次仿真分析只能模拟压缩机在某一个确定频率点下的振动响应，不适合仿真模拟压缩机在全频段范围内运行时压缩机配管系统的振动状态。且压缩机内部转矩通过试验测得非常困难，一般都是加载一个经验值，在对比确认仿真优化方案时只能做定性分析，又压缩机内部结构较复杂，为保证计算精度会增大网格密度和数量，导致仿真计算量过大，增加分析计算时间，难以用于压缩机配管系统振动仿真计算。
(2)压缩机配管流固耦合仿真方法：它是先对单个压缩机做CFD仿真分析，仿真计算得到压缩机排气口处压缩机压缩气体产生的气动力数值；再对配管做振动分析，其方法是将上述结果作为载荷激励输入，加载到与压缩机排气口相连接的配管管口处，通过模态叠加算法的谐响应分析计算配管的频率响应(频域分析)。此方法可计算压缩机配管系统在全频段范围内的响应，使用方便。但该方法是把压缩机和配管分别进行仿真，将压缩机的CFD仿真结果作为配管振动仿真的输入，没有考虑压缩机配管的系统性(例如一套非常成熟的管路与振动特别小的压缩机匹配，配管振动可能会大)，与实际振动试验相比，仿真计算结果往往存在较大误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种空调压缩机配管振动仿真方法，解决传统技术中的空调压缩机配管振动仿真方法存在的仿真计算量大和计算准确度低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
空调压缩机配管振动仿真方法，包括以下步骤：
A、依据模态实验及与模态仿真结果对比确定压缩机配管结构有限元分析模型；
B、由试验测试获得压缩机表面振动位移响应函数S(f)，其中f为频率；
C、将压缩机表面振动位移响应函数S(f)划分为多个频率段函数Si(f)(i≥1，且为整数)；
D、提取压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)(j＝i)，作为整个分析系统的节点载荷激励，分段进行仿真；
E、将仿真结果进行整合，得压缩机配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果。
作为进一步优化，步骤B中，依据应力应变及位移测试试验，获得压缩机表面振动位移响应关于其运行频率的函数S(f)。
作为进一步优化，步骤D具体包括：
将提取的压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)作为载荷激励加载到压缩机表面节点上,作为载荷激励输入，并将压缩机脚底面和特定配管管口固定作为边界条件，进行运用全模态计算方法的谐响应分析，分别计算压缩机配管在压缩机各个频率范围内运行时的振动响应。
作为进一步优化，步骤E中，所述压缩机配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果包括应力—频率曲线。
本发明的有益效果是：
仿真结果可以获得整个配管管路在压缩机全频段运行范围内的应力分布、振幅大小分布，振型，以及各段管路的应力—频率曲线,仿真结果更加全面，在仿真时，添加边界条件进行全模态计算方法的谐响应仿真分析，仿真更加准确，对于优化压缩机配管管路具有重要意义。
附图说明
图1为实施例中压缩机配管振动仿真计算流程图；
图2为实测压缩机表面振动位移函数S(f)；
图3为整合后配管某部位应力—频率曲线图；
图4为实测配管某部位应力—频率曲线图。
具体实施方式
为解决传统技术中的空调压缩机配管振动仿真方法存在的仿真计算量大和计算准确度低的问题，本发明提出一种全新的空调压缩机配管振动仿真方法-全模态谐响应分析方法:首先依据模态实验及与模态仿真结果对比确定准确的压缩机配管结构有限元分析模型，其次由试验测试获得压缩机表面振动位移函数S(f)，其中f为频率，将压缩机表面的振动位移响应函数S(f)划分为多个频率段函数Si(f)(i≥1，i为整数)，提取压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)(j＝i)，将其作为载荷激励加载到压缩机表面节点上,作为载荷激励输入，并将压缩机脚底面和特定配管管口固定，作为边界条件，进行运用全模态计算方法的谐响应分析，分别计算压缩机配管在压缩机各个频率范围内运行时的振动响应，最后将在各个频率段范围所计算的结果进行整合，得到配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果(主要是应力—频率曲线)。
下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：
如图1所示，本实施例中的空调压缩机配管振动仿真方法首先依据模态实验及与模态仿真结果对比确定准确的压缩机配管结构有限元分析模型；
再由试验测得压缩机表面随其运转频率变化的振动位移函数S(f)，如图2所示，本例中将频率段分成3段，压缩机表面的振动位移响应函数S(f)划分为低中高三个频率段函数S1(f)、S2(f)、S3(f)，并获得各个频率段范围内压缩机表面的振动位移最大值S1(f1)、S2(f2)、S3(f3)；
将上述的低中高各个频率段范围内的最大位移值Si(fi)(i＝1,2,3)分别作为载荷激励加载到压缩机表面对称的两个节点上，并约束压缩机脚底面和特定配管管口，分别进行三次求解计算，并对三次求解计算结果进行整合，得到压缩机全频段运行范围内的配管振动应力曲线，仿真结束。
如图3所示，为整合后配管某部位应力—频率曲线图，其曲线形状与实测配管应力—频率曲线基本一致，实测配管应力—频率曲线如图4所示。仿真结果还可以获得最大应力值处的频率振型图。
需要指出的是，对本领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干润饰和改动。故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所要求保护的权利范围。

Claims (4)

1.空调压缩机配管振动仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、依据模态实验及与模态仿真结果对比确定压缩机配管结构有限元分析模型；
B、由试验测试获得压缩机表面振动位移响应函数S(f)，其中f为频率；
C、将压缩机表面振动位移响应函数S(f)划分为多个频率段函数Si(f)(i≥1，且为整数)；
D、提取压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)(j＝i)，作为整个分析系统的节点载荷激励，分段进行仿真；
E、将仿真结果进行整合，得压缩机配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果。
2.如权利要求1所述的空调压缩机配管振动仿真方法，其特征在于，步骤B中，依据应力应变及位移测试试验，获得压缩机表面振动位移响应关于其运行频率的函数S(f)。
3.如权利要求1所述的空调压缩机配管振动仿真方法，其特征在于，步骤D具体包括：
将提取的压缩机在各个频率段范围内的表面振动位移最大值Sj(fj)作为载荷激励加载到压缩机表面节点上,作为载荷激励输入，并将压缩机脚底面和特定配管管口固定作为边界条件，进行运用全模态计算方法的谐响应分析，分别计算压缩机配管在压缩机各个频率范围内运行时的振动响应。
4.如权利要求1所述的空调压缩机配管振动仿真方法，其特征在于，步骤E中，所述压缩机配管在压缩机全频段运行范围内的振动响应结果包括应力—频率曲线。
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