活塞压缩机气流脉动数值模拟及实验验证

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如图4-3所示，缓冲罐之前管道AB上的三个测点，即测点1、2、3的压力脉动波形与实测值差别较大，计算压力脉动幅值也都高于实测值;而缓冲罐之后管道CD上的三个测点，即测点4、5、6压力脉动波形与实测波形趋势基本一致，测点6的波形与实测值非常接近，但脉动幅值与实测值差别仍然很明显，总体上与0.168m网格长度计算结果相比计算精度没有显著提高。

3)网格长度0.04m，管道AB节点数21，管道CD节点数215。

计算在曲轴旋转的第7个周期达到精度，最后一周期曲轴一转进行了1404个时间步。

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如图4-4所示是计算结果与400Hz实验低通滤波结果的对比。测点1、2、3压力脉动波形计算值与实测结果差异仍然很大，计算的高频成分压力波更多，而且脉动幅值均高于实测值。但管道CD上的3个测点：测点4、5、6，体现了较高的计算精度，计算波形与实测波形吻合程度良好，不仅趋势一致，而且高频成分的波也基本吻合，差别已经很小。精确预测出波形上的微小差别是非常困难的：描述气流脉动这种复杂非稳态流动现象的控制方程包含一些假设，数值解是近似解，实验中对压力波的采样不可能做到无限多，实验有一定的误差、滤波并非完全理想。这3个测点的计算结果表明本文基于一维非定常气流流动建立的数学模型在较长的管道上能够较准确的模拟出脉动压力波传播情况。也表明了即使对气阀安装孔和结构复杂的阀腔等非等截面管道元件作简化处理后，远离它们的下游管路压力脉动波仍然可以用一维非定常数学模型较准确的模拟出。

6个测点的最大相对压力脉动幅值分别为8.83%、8.39%、6.99%、2.59%、2.94%、2.60%，实测值分别为6.06%、5.06%、4.59%、2.28%、2.47%、3.42%，两者的绝对差各为2.77%、3.33%、2.40%、0.31%、0.47%、0.82%。最大相对压力脉动幅值计算结果与实测值的对比也表明长管道CD上的计算结果精度更高。下面的分析都使用这个网格长度的计算结果。