衣可心 赵远扬 王 春

全工况下离心式制冷压缩机轴向力数值分析

衣可心 赵远扬 王 春

（青岛科技大学机电工程学院 青岛 266061）

离心压缩机广泛应用于商用空调系统中，气悬浮技术是离心式制冷压缩机重要发展方向之一，但需承载压缩机轴向力的气体轴承的承载能力较小。因此，以离心式制冷压缩机闭式叶轮为研究对象，采用数值方法对叶轮在全工况下的轴向力进行了模拟分析。研究结果表明：当压缩机运行于稳定工况范围时，叶轮轴向力随压比的增大而减小，随流量的减小而减小，但当压缩机工作点接近喘振区和阻塞区时，轴向力明显增大；叶轮轴向力随转速的增大而减小，密封直径对叶轮所受轴向力影响较大；设计工况下的轴向力数值计算与理论计算的误差为4.4%。

离心压缩机；叶轮；轴向力；气悬浮；CFD数值方法

0 引言

离心压缩机广泛应用于商用空调系统中，叶轮是离心压缩机最重要的部件[1,2]。在离心制冷压缩机运行时，旋转叶轮流道内的气流由于流速和压力会对叶轮产生冲击，加之叶轮外侧的轮盖与轮盘所受压力的作用，以及密封间隙区域的气流影响，使得叶轮会产生一个沿轴向的力[3,4]。由于叶轮的轮盘和轮盖两侧所受的气体作用力不同，相互抵消后，还会剩余部分轴向力作用于转子，这部分轴向力由止推轴承来承担。如果轴向力过大，会影响轴承寿命，严重时会使机器损坏，甚至影响整个机组的安全[5-7]。

传统离心制冷压缩机采用齿轮增速方式提高其叶轮转速，使用油膜滑动轴承承受其轴向力，该轴承承载力较大[8]。……