气流脉动分析介绍LF
压缩机排气脉动与气流流动实验研究
液压#动与&封/202#年第03期doi：103969/j.iss/0008—08133021.03313压缩机排气脉动与气流流动实验研究李小&，李奇，李金禄Experimental Study on Compressor Exhautt Pulsation and Aic Flow PulsationLI Xiao-sa,LI Qi,+Jin-3(合肥通用机械研究院有限公司压缩机技术国家重点实验室，安徽合肥230031)摘要：脉动喷注噪声是一类重要的噪声源，往复式压缩机和旋转机械的排气噪声均属于脉动喷注噪声。
该文通过设计实验，采集实验数据对析了高压动、与压缩机动的机理和，得出压缩机动的规律和气流流动的，为压机降噪提供实验依据。
从压缩机 动路，为3dB/m$压机率存在一个最大的脉动激率，随着压缩机的转速升高，动先增大小。
压机的脉动大于高压动的脉动值,在高压放流动，随着压大，动动与逐渐接近，最小值为0.47dB$关键词：压缩机；动;减振降噪;流中图分类号:TH138文献标志码:B文章编号：1008-0813(2021)03-046-05收稿日期：2020-03-23作者简介：李小-(1985-)，男，安徽毫州人，工程师，硕士，主要压缩机是一种广泛应用于石油化工、船舶、汽车、从事压缩机设计、机械振动控制、研究。
航天等行业的通用机械设备$由于活塞的周期性作梁冲槽液压缸接触SQ1，返回初始位置，以进行下一个1•油箱2.滤油器3.变量液压泵4.电动机5、10.单向阀6•卸荷溢流阀7•调速阀8•三位四通电磁换向阀9•卸荷阀11.驱动液压缸12.下横梁13.冷却器14.冷却器风扇图4改进液压驱动系统原理图为冲槽加工的顺利进行，差动连接的驱动油路使上横梁冲槽液压缸在向下运动高速度$与此同时,在液压缸的驱动下可实现上横梁冲槽液压缸快速的升降,以便于后续冲槽加工效率的提升。
3总结通过对冲槽机液压驱动系统的设计和改进，可实现上横梁冲槽液压缸的升降速度和升降,从而为冲槽机的自动化程度提高的进作用，同可为液力变矩器涡轮和泵轮内、外环的制造提供技术依据，从而大大提高液力变矩器的制造效率。
往复式压缩机进气管路气流压力脉动分析
往复式压缩机进气管路气流压力脉动分析季龙庆;刘洪佳;田德永【摘要】使用Bentley PULS软件对往复式压缩机进气管路进行气流压力脉动分析,设计进气缓冲罐,计算管道系统中各节点的脉动压力.根据计算结果在管路中增设孔板对超标的气流压力脉动幅值进行抑制,使得进气管路内的气流脉动满足API618标准的要求,保证了装置的安全运行.【期刊名称】《化工设计》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】4页(P38-41)【关键词】往复式压缩机;压力脉动;缓冲罐;孔板【作者】季龙庆;刘洪佳;田德永【作者单位】中海油石化工程有限公司济南 250100;中海油石化工程有限公司济南 250100;中海油石化工程有限公司济南 250100【正文语种】中文往复式压缩机是化工、石油化工、天然气、电力等行业的重要设备，通过气缸与活塞作用压缩气体以提高气体压力实现介质管线输送。
由于压缩机气缸不断交替吸排气，造成气缸排出的气体压力呈脉动状态。
气缸内活塞运动速度随时间变化而变化，造成气流运动速度呈脉动状态，这种气流压力和速度的周期性变化，称为气流脉动[1]。
气流脉动有着降低压缩机容积效率、增大压缩机轴功率，影响气缸稳定供气等危害。
压力脉动也是造成管道振动的重要因素，而管道振动反过来会引起压缩机机身振动，使运动件疲劳、过载使管道及换热器等附件应力过大而引发疲劳破坏和破裂[2]。
因此API 618标准规定，应对往复式压缩机进出口管路进行气流压力脉动分析，并对气体压力脉动幅值进行抑制[3]。
Bentley PULS软件基于一维波动理论，使用转移矩阵法对管路中气流脉动进行模拟计算，能够准确计算管道内气流压力脉动幅值[4-5]。
本文即采用该软件对某石化项目中往复式压缩机进气管路进行气流压力脉动分析，并对气流压力脉动幅值进行抑制。
1 压缩机进气管路系统往复式压缩机进气管路系统见图1。
以氮气为主的含烃混合气体来自集液罐，经缓冲罐进入压缩机进行压缩。
往复式压缩机气流脉动与管路振动问题分析与解决
往复式压缩机气流脉动与管路振动问题分析与解决王建刚3 李志刚(兰州石化合成橡胶厂)摘 要 针对往复式乙烯压缩机管网振动严重超标的问题,通过测量振动值、分析振动原因,采取重新布管、增加缓冲罐等措施,使管线振动情况得以明显改善。
关键词 往复式压缩机 管道振动中图分类号 T Q051121 文献标识码 B 文章编号 025426094(2009)0420384202 往复式乙烯压缩机为兰州石化合成橡胶厂苯乙烯车间分子筛装置的关键设备之一,是为整个烷基化反应系统提供符合压力要求的乙烯。
该设备于2004年6月投产运行,投产后压缩机管网振动严重超标,压缩机系统故障频繁。
针对以上情况,笔者对2台乙烯压缩机组进、出口管线进行了振动测量和振动分析,根据分析结果,制定相应的减振措施,解决了振动超标问题。
1 乙烯压缩机参数及故障情况乙烯压缩机相关参数如下:型号 L W23/44形式 L型复动式无油润滑乙烯压缩机气体成分 乙烯C2H499%,C2H6、C3H8等1%驱动方式 三相感应电动机皮带轮传动流量 12m3/m in吸入压力 1MPa排出压力 4.4MPa乙烯压缩机系统故障的主要表现为:a.因管线振动,影响管路上仪表的正确示值,甚至在运行之初,各流量仪表和安全监控仪表无法正常显示,直接影响装置的安全稳定生产。
b.由于管线振动严重,管线上法兰联接螺丝易松动,造成乙烯气体自法兰处外漏,由于乙烯气体具有易燃易爆性,严重威胁装置的安全生产。
c.管线的振动也导致管线焊缝疲劳损伤加剧,2005年6月一处弯头对接焊缝开裂,装置被迫紧急停车,对所有乙烯管线进行100%无损伤探伤。
停车和探伤期间造成分子筛单元无法完成生产计划,也严重影响了下游装置的平稳运行。
2 振动振幅测量及数据分析2.1 压缩机振动评价标准参考I S O1081626标准和日本西南研究所做出的一个允许的管道振动基准,确定压缩机及管网的实际振动振幅应小于280μm。
大型往复式压缩机气流脉动及管道振动研究
华中科技大学硕士学位论文摘要作为流体压缩及动力输送的通用机械，压缩机一向被视作化工行业的核心设备，其能否安全平稳地运行直接关乎相关企业经济效益。
活塞压缩机进、排气过程带有间断特性，使得进排气管内气流参数呈脉动变化，出现气流脉动现象。
气流脉动极易导致管道振动，从而引发压缩机容积效率变低、功率损耗增加等危害。
因此，研究脉动产生机理及其对管道振动特性产生的影响便具有较强意义。
本文针对阀腔压力脉动与管道振动作了以下研究。
建立了求解阀腔压力脉动的数学模型，综合考虑了压缩机阀腔、阀片运动和管道系统等对气流脉动的影响，将压缩机和管系作为一个动态关联的整体进行研究，使得压缩机工作特性的气流脉动分析更接近实际情况，计算结果精度更高。
根据压缩机工作和阀片运动规律特性的模拟结果，对是否考虑阀腔影响的两种情况，进行对比分析，结果表明，若考虑阀腔影响，阀片撞击升程限制器的速度增加约10%，容易损坏阀片。
然后讨论了阀片升程、弹簧刚度及阀片质量等气阀结构参数对气阀运动规律和缸内压力的影响。
另外，通过阀腔压力脉动模型的求解，获得了进气阀腔的压力变化情况，压力不均匀度为3.49%，在合理范围内。
基于流固耦合模态与气柱固频分析的基本理论，探索了压力、壁厚、内径等参数对所建管道固频的影响情况，并进行了管内气柱模态分析。
基于模态分析结果，对弯管内气体处于非定常状态时管路振动响应问题进行数值分析，同时还研究了脉动流体的频率与幅度等参数对管道响应的影响规律。
研究发现，压力脉动使管道应力出现较大波动（7%），这种较大幅度的交变应力极易破坏管道；在流固耦合作用下，管道基频随压力脉动频率的增大而升高，且当管道基频或气柱固频与气流脉动频率相近（共振）时，管道变形增大为非共振情况的2-3倍。
关键词：大型往复压缩机；气阀运动规律；阀腔压力脉动；管道振动；瞬态分析华中科技大学硕士学位论文AbstractAs a general machine of fluid compression and power delivery, compressor always been regarded as the core equipment of the petrochemical industry. Whether safe and smooth operation is directly related to the economic interests of the related enterprises. The inlet and exhaust process of piston compressor is intermittent, which makes the parameters of the air flow in the inlet and exhaust pipes change periodically, and then the flow pulsation occurs. Airflow pulsation can cause pipeline vibration easily, which leads to lower volumetric efficiency of compressor and the increasing of power loss etc. Therefore, it has great significance to study the mechanism of pulsation and its’ influence on the vibration characteristics of pipeline. In this paper, the pressure pulsation of valve cavity and the vibration of pipeline are studied as follows.First, we established the mathematical model of pressure fluctuation in valve chamber. The influence of valve chamber, valve motion and pipeline system on the flow pulsation are considered synthetically in this model, which makes the compressor and pipe system formed integrally, and this kind of air flow pulsation analysis combined with compressor working characteristics will make the calculation results more accurate and closer to the actual situation.According to the simulation results of compressor work and the motion law of valve plate, we compared and analyzed the influence of with or without valve cavity, the rsults show that if we take into account the valve cavity, the speed of valve plate impact lift limiter is increased by about 10%, and the valve plate is easily damaged. After that, we discussed the influence of valve structure parameters such as valve plate lift, spring stiffness and valve blade mass on valve motion and cylinder pressure. By solving the pressure fluctuation model of the valve cavity, the pressure variation of the inlet valve cavity is obtained, and the pressure inhomogeneity is 3.49, which is within a reasonable range.华中科技大学硕士学位论文Last, we studied the influence of pressure, wall thickness and inner diameter on the natural frequency of the pipeline based on the basic theory of fluid-solid coupling and modal analysis. After the modal analysis of the gas column in the pipe was carried out, based which numerical analysis of the vibration response of the pipe was done when the gas in the bend is in an unsteady state. At the same time, the influence of the frequency and amplitude of the pulsating fluid on the pipeline response is also studied. We found that the pressure pulsation causes the pipeline stress to fluctuate greatly (7%), which is easy to destroy the pipeline, and the fundamental frequency of the pipeline increases with the increase of the pressure pulsation frequency under the action of fluid-solid coupling. When the fundamental frequency of the pipeline or the fixed frequency of the gas column is close to the pulsating frequency of the gas flow (resonance), the deformation of the pipeline increases 2-3 times as much as that of the non-resonance case.Keywords: Large Reciprocating compressor; Motion law of valve; Pressure pulsation of valve chamber; Pipe vibration; Transient analysis华中科技大学硕士学位论文主要符号表h阀片位移 y阀片运动速度 θ曲轴转角 v M阀片质量 ω曲轴转角速度 β 推力系数 p气体压力 s p 进气压力 d p排气压力s A气阀推力面积so p进气阀腔气体初始压力 do p排气阀腔气体初始压力 so ρ 进气阀腔初始气体密度 do ρ排气阀腔初始气体密度 z气阀弹簧个数 K弹簧刚度系数 0H弹簧预压缩量 k气体绝热指数 V气体容积 A α气阀有效通流面积 R气体常数 s T进气温度 d T排气温度 S活塞行程p A活塞底面积 λ曲柄半径与连杆长度比值 0V余隙容积 D气缸直径 1α阀隙流量系数 e α阀座通道流量系数 v A环周长 e A阀座通道面积 1N进气阀个数 2N排气阀个数 Q热量W 功 下标imp 碰撞值 下标reb 反弹值 下标s进气 下标d排气H阀片升程s Φ进气管道质量流量 csΦ流经进气阀气体质量流量 cdΦ流经排气阀气体质量流量 d Φ 排气管道质量流量s ρ进气密度华中科技大学硕士学位论文s L进气管道长度 d L排气管道长度 d ρ排气密度 s V进气阀腔体积d V排气阀腔体积s λ进气管沿程阻力损失系数 d λ排气管沿程阻力损失系数 R C 阀片反弹系数 s K进气管局部阻力系数d K排气管局部阻力系数华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................... I I 主要符号表 (IV)目录 (VI)1绪论 (1)1.1 课题背景与研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 本文主要工作 (6)2往复式压缩机阀腔压力脉动数学模型 (8)2.1 引言 (8)2.2 压缩机工作过程数学模型 (8)2.3 阀片运动方程 (11)2.4 阀腔压力控制方程 (13)2.5 管内气体流动方程 (15)2.6 阀腔压力脉动数学模型及计算条件 (16)2.7 本章小结 (18)3阀片运动及阀腔压力脉动模拟 (20)3.1 引言 (20)华中科技大学硕士学位论文3.2 阀片运动规律与影响因素分析 (20)3.3 阀腔压力脉动分析 (27)3.4 本章小结 (28)4输气管道流固耦合模态分析及气柱固有频率计算 (29)4.1 引言 (29)4.2 流固耦合基本原理 (29)4.3 管道结构模态分析 (33)4.4 气柱固有频率计算 (41)4.5 本章小结 (44)5管道流固耦合瞬态特性分析 (45)5.1 引言 (45)5.2 弯曲管道流固耦合模型 (45)5.3 数值分析 (47)5.4 结果分析及不同因素影响 (47)5.5 本章小结 (54)6总结与展望 (56)6.1 全文总结 (56)6.2 研究展望 (57)致谢 (58)华中科技大学硕士学位论文参考文献 (59)硕士期间研究成果 (66)华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1 课题背景与研究意义作为流体压缩及动力输送的给予者，压缩机一向被视作化工行业的核心设备，压缩机将流体加压加速后使其快速涌向装置的其他部位，其能否安全平稳地运行直接关乎相关企业经济利益。
活塞压缩机气流脉动数值模拟和实验验证
活塞压缩机气流脉动数值模拟及实验验证1、绪论1.1 研究背景及意义活塞式压缩机广泛应用于石油、化工、冶金、天然气行业，作为一种重要的气体增压设备，在一些工艺流程中发挥着关键作用，这些设备能否正常运行直接关系到企业的生产能力[1]。
在持续安全生产中威胁最大的是管道振动，而管道振动的最大诱因就是气流脉动。
由于活塞式压缩机吸、排气的非连续性，不可避免使管道内气体压力出现周期性的波动，这就是气流脉动[1,2];活塞式压缩机管道系统都存在一定程度的气流脉动，这种脉动的压力在管道的突变截面、弯头、盲管、阀门等处产生交变的激振力，进而引发振动，工业现场经常出现剧烈的管道振动导致管路焊接处或法兰联接处振断，造成生产事故。
控制管道振动首先应准确掌握管道系统的气流脉动情况，尤其是管道系统中关键节点如气缸连接法兰、弯头、阀门等处的压力脉动幅值。
分析气流脉动的方法主要有两种，一种是平面波动理论，另一种是一维非定常可压缩流体流动理论[3]。
平面波动理论是研究气流脉动现象时最早发展起来的理论，这种方法做了几个方面的重要假定：压力脉动值相对管道气流的平均压力值很小[4,5];气体遵守理想气体的性质;认为管道中气体流速相对声速小到可以忽略不计的程度[6]。
因此波动理论建立气体脉动的控制方程时能做线性化处理，最终得出能求解析解的波动方程。
在符合假定的条件下，波动理论能预测出符合实际的压力脉动幅值。
波动理论作出的假定在数学模型上就决定了它不能完整描述管道内压力波和非稳态流动耦合的复杂现象。
一般认为波动理论对气体与管道壁面摩擦考虑不足，导致其在脉动幅值较大尤其共振状态下计算值偏大。
此外波动理论在实际求解过程中将整个管道元件中的气流参数平均值取作气流参数值进行计算，这就决定了管道内气流参数值是常数而不是随实际状态变化的值，这降低了波动理论的模拟压力脉动的准确度。
非定常可压缩流动理论在建立描述管道内气流脉动现象的控制方程时，没有忽略非线性因素，综合考虑了气体与管道壁面的摩擦问题，实际气体性质的问题[2]。
压缩机气体脉动分析和管道振动分析(2)
管道振动分析 ： 有限元方法实例
结果提取： 1. 进一步可以选择频率21Hz，相位171.759 度时的整个管道的应力和变形情况。 2. 当然，程序也可观察任意频率、任意相位 角下的变形情况。 3. 由此可以看出，振动分析所产生的数据量 是非常巨大的。
管道振动分析 小结
1. 与静力分析相比，管道的振动分析无论是建模 输入还是结果数据都非常复杂，特别是对结果 的分析评判需要比较丰富的理论知识背景，同 时还需要比较丰富的经验和技巧。
第一阶 （基频）
第二阶 第三阶
管道振动分析
前面提到，多自由度系统的振动响应是各个振型的某种线性叠加。因此，在振动分析中，我 们可以采用振型分解法，先将整个系统分解为各个主振动，然后求解在外激励作用下各个主 振动的响应，最后将结果进行叠加就可以得到系统真正的振动响应。这个方法就是著名的振 型叠加法 或者 模态叠加法。 由于分布质量系统具有无穷多个自由度，因此也就具有无穷多个振型，但这并不意味着我们 需要提取无穷多个振型来进行分析，事实上，只有低阶振型对振动的贡献比较大。
结果提取： 1. 利用后处理程序，我们可以观察到，节点 10在x方向的振动位移，在频率为21Hz时 达到峰值。
管道振动分析 ： 有限元方法实例
结果提取： 1. 进一步输出结果，发现节点10在外激励频 率为21hz时，响应幅值2.688mm，对应 的相位差是171.759度。
2. 这里面有一个重要的概念，振动的最大响 应与输入外激励是不同步的。在本例中我 们初始输入外激励的相位是0，最大响应 则出现在171.759
管道振动分析
运动物理方程
通常，为了分析的方便，运动物理方程都将表示成矩阵的形式：
管道振动分析
把该方法推广到多自由度系统的一般形式，运动方程为：
气流脉动分析介绍-LF40页PPT
活塞式压缩机在运转过程中，由于吸气、排气是间 断性的，两者交替着进行，使管道内气流呈脉动状 态；另外，活塞运动速度又是随时间而变化的，这 种现象会引起气流的压力脉动。
气流的压力和运动呈周期性变化，这种现象叫气流 脉动。
气流脉动给压缩机工作带来不利的影响，例如， 使压缩机的指示功率增加；降低气阀的使用寿命； 引起排气量的增大或减小；破坏安全阀的严密性 以及造成管道和设备的振动。
算方法，并且这个计算方法通过数百万美圆的科研 项目中得到完善并通过了验证。 该软件投入市场应 用近二十余年，得到众多知名大公司认可。
PULS的界面非常的先进、友好，采用WINDOWS
菜单驱动式的界面，这样可以在输入最少数据的 同时快速建立系统模型。由于软件具有强大的图 形功能使我们可以在建模过程中突出显示模型特 征，所以可以非常方便的对模型进行检查及修改。 PULS可以进行一致性检查来发现所建模型的错误。 PULS支持英制、标准国际单位，和用户自定义单 位。
气体属性是通过Benedict–Webb-RubinStarling(BWRS)，Soave-Redlich-Kwong (SRK)， Peng-Robinson (PR)状态方程计算，同时PULS 也 允许用户自定义流体属性。
PULS 提供了批报告输出和交互式图形输出，通过
图形可以动态的显示声学响应模态。主要的结果包 括基于API618 技术指南的脉动幅值，脉动压力的 频谱图，容积流量，阻抗，振动激发力和p－V 图。
PULS 是基于一维波动理论，使用转移矩小和 声学激振力
用PULS 软件可以有效的解决管网和管道系统中由
于往复设备或者流体的流动产生的压力脉动问题， 例如压缩机，泵，控制阀和仪表等。
气流脉动软件GPA2.0使用说明书__加实例
气流脉动分析软件（GPA2.0） 使用说明书西安交通大学压缩机研究所Tel: 86-29-82663785Email: xypeng@2010年01月1 软件适用范围本软件适用于所有活塞式压缩机吸、排气管道（包括级间管道）系统气流脉动的分析和评价。
特别地，该软件与API618标准中7.9款所规定的近似设计方法2相符合。
2 软件功能本软件根据平面波动理论对活塞式压缩机管道系统进行声学模拟，从而计算管道系统的气柱固有频率、管道系统任意位置的气流脉动，在此基础上，软件结合API618中针对气流脉动的有关规定，对管道系统的气流脉动状况进行了评价，并根据评价结果提出管道系统设计修改意见和建议。
3 软件使用方法3.1 软件安装软件使用环境为WINDOWS2000及更高版本，将安装盘拷贝到用户指定的任意目录，首先安装Microsoft .NET Framework 2.0组件，若计算机已安装过可跳过此步，然后运行SETUP.EXE，根据提示完成安装。
3.2 软件使用准备工作3.2.1 正如所有有限元分析软件一样，气流脉动分析软件需要用户在软件使用前进行必要的数据准备工作。
数据准备的核心任务是对管道系统的参数描述，以及结构的离散化。
3.2.2 独立的气流脉动管道系统通过压缩机气缸来辨识，即压缩机和壳管式冷却器将相连接的管道系统划分成不同的管道系统。
例如，压缩机的吸气管道与压缩机的排气管道在气流脉动分析是被认为属于不同的管道系统。
应该注意，气流脉动分析软件每次只能对一个独立的管道系统进行分析。
当然，一个管道系统分析结束后，可以继续对另一个管道系统进行分析。
3.2.3 对于任意独立的管道系统，用户需要对管道系统进行结构离散，即将一个复杂的管道系统划分为若干个简单的管道元件（单元），软件会自动给单元一个唯一识别的编号，同时，软件会自动给单元的两端（节点）分配编号，分支单元的分支端也有一个编号，这样除分支单元有三个节点外，其它单元都是两个节点。
往复式压缩机管道系统气流脉动的数值与实验研究
往复式压缩机管道系统气流脉动的数值与实验研究韩文龙;韩省亮;白长青【摘要】通过实验和数值分析研究了两台往复式压缩机并机运行时管道系统中关键部位的气流脉动,根据计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统流体动力学模型,提出了合理的边界条件,分析了层流和湍流两种模型下管道系统中的气流脉动.通过实验数据对比发现,采用CFD方法中的湍流模型计算管道气流脉动比层流模型更加合理,进而研究了3种不同湍流模型下的气流脉动特性和压力不均匀度,结果表明,标准k-ε湍流模型在计算管道系统气流脉动时最为准确,并适用于研究分析不同转速的压缩机并机运行时管路间的相互影响,及各管路中气流脉动随压缩机转速变化的规律.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2013(047)005【总页数】7页(P61-66,71)【关键词】往复式压缩机;管道系统;计算流体力学;气流脉动;流体动力学特性【作者】韩文龙;韩省亮;白长青【作者单位】西安交通大学航天航空学院,710049,西安;西安交通大学航天航空学院,710049,西安;西安交通大学航天航空学院,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】O121.8;TG558往复式压缩机是石油、天然气、化工、电力等工业的重要机械设备，其管道系统是实现物质运输的主要途径。
众多生产实践表明，压缩机管路的绝大多数振动问题都是由气流脉动引起的，而压缩机间歇性的吸排气造成管道中气体流动的非均匀变化是产生气流脉动的主要原因［1］。
近年来，气流脉动研究的热点主要集中在讨论复杂管道系统中各种元件的压力与速度的传递关系［2－3］、计算精度［4－5］以及利用比较成熟的理论分析新型压缩机管系的气流脉动等［6－8］。
现有研究气流脉动较为成熟的方法大多基于平面波动理论或一维非定常流动理论［9］，但它们均未考虑流体流动时湍流的影响，而实际中管道内流体流动大多介于层流和湍流之间，该流动或多或少会受到湍流因素的影响。
气流脉动与管道振动__2009
u
* 2
⎤ ⎥ ⎦
=
⎡ cos kl
⎢ ⎢－ j
1
⎢⎣ ρ0a
sin
kl
− jρ0a
cos kl
sin
kl
⎤ ⎥ ⎥ ⎥⎦
⎡ ⎢ ⎣
p1* u1*
⎤ ⎥ ⎦
z 用质量流量代替速度
⎡⎢⎣ξp2*2*
⎤ ⎥ ⎦
=
⎡⎢cos kl
⎢
⎢⎢⎣−
j
S a
sin
kl
− j a sin S
cos kl
kl
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦
（4）平面波动方程的解
z 复数形式是为了形式上方便
ut*
=
1 [ A*e jω（t−x / a）− B*e jω（t+x / a）] = u*e jωt
ρ0a
z 可只取其中的实部或者虚部，最终的结果是一致的
z 以虚部为例
pt = A sin(ω t − kx) + B sin(ω t + kx)
给出了t时刻管道系统离管道起始端处x的脉动压力幅值
尤其是要避开基频的气柱共振 基频:旋转周期内吸/排气次数（或主激发频率） z API 618推荐的方法：容－管－容型Helmholtz共鸣器 共鸣器的截止频率一般达到主激发频率的1.33倍 500r/min以上高转速压缩机达到主激发频率的0.7倍以下
18:12
7
6.2 解决气流脉动问题的思路与措施
z 气流脉动的危害
z 降低压缩机容积效率 z 增加压缩机功率消耗 z 恶化气阀工作条件 z 激发管道振动 z 影响稳定供气
z 注意：吸气共振增压
1.0
0.8
气流脉动分析介绍-LF
据API 618技术指南检查脉动 在设计阶段预测和消除问题 在优化工程中模拟假设条件进行分析 流量引起的振动 可以导入到CAD绘图软件AutoPLANT®，管线应 力分析软件AutoPIPE模型中 有助于发现振动问题，从而进行滤波器设计 自动生成天然气等混合气的气体属性
管线的振动往往会引起很大的管线应力，很多 时候可能引起管线过载而破坏管线。所以此处讨论一 下如何使用PULS分析设备振动引起的管线振动。
Bentley® PULS 是一个交互式的模拟软件，主要用 于分析管网中的流体在稳态脉动流条件下的动态响 应特性。 PULS 是基于一维波动理论，使用转移矩阵方法进 行模拟计算，可以非常有效的预测压力脉动大小和 声学激振力
用PULS 软件可以有效的解决管网和管道系统中由 于往复设备或者流体的流动产生的压力脉动问题， 例如压缩机，泵，控制阀和仪表等。
2. 3.
4. 5. 6.
7.
定义压缩机另一端的参数设置（每个压缩机必须定义两个端点）
输出报告设置
接下来我们还 需要对输出报 告进行设置， 否则计算时会 出现错误
调试模型
如果计算时还是出现 问题，则我们则可以 通过软件自带的 adjust Flow/Pulsation 调整一下模型（如下 图）
������ 操作简单，菜单驱动程序 ������ 减少了昂贵的咨询费用 ������ 模拟气体和流体系统 ������ 快速的转移矩阵解决方案，使求解在不到一分 钟就能完成。
属性包括：管道，体积，压降，三通，孔板和阀门。 管线属性包括由于黏性产生的阻尼，热膨胀和摩擦 效应。 脉动源包括压力，容积流量速度，孔板，球阀和球 心阀，和往复式压缩机，和往复试泵。
压缩机气流脉动分析方法及应用研究现状
压缩机气流脉动分析方法及应用研究现状作者：黄兴鹏来源：《中国管理信息化》2016年第08期[摘要]近年来，在整个国民经济不断进步的大背景下，能源化工行业作为国民经济的基础和支柱型产业，也得到了迅猛发展。
压缩机作为能源化工行业中常用的动设备装置，人们对其性能和可靠性的要求也越来越高。
其中容积式压缩机的气流脉动问题是影响压缩机性能、噪声和安全性的主要因素。
有关气流脉动分析方法和理论模型的研究一直以来被广大的研究人员所重视。
本文调研了压缩机气流脉动分析方法及研究现状，并指出了今后重点需关注的研究内容。
[关键词]压缩机；气流脉动；频域分析；数值模拟doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.08.052[中图分类号]F273；U463 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）08-00-01 概述气流脉动的分析模型主要包括频域和时域两大类，不同的分析模型具有不同的分析对象和局限性。
频域分析法由于其具有相对较高的计算效率，得到了更广泛的应用。
但频域分析方法中的模态展开法在声源计算模型方面的研究还存在一定问题，现有的声源模型存在发散性、压力不均匀性和计算效率低等缺点，导致压缩机气流脉动频域分析的计算结果可靠性不高，因此，有必要研究新的声源模型提高压缩机气流脉动的分析精度。
另一方面，气流脉动引发的噪声问题也是容积式压缩机的主要噪声源。
目前，噪声污染已经与水污染、大气污染、固体废弃物污染共同被看成是世界范围内4个主要环境问题。
在这种背景下，有效控制容积式压缩机的噪声问题，不仅是满足国家法律法规的基本要求，而且是企业提升产品品质、增强企业自身竞争力的有力手段。
研究压缩机工作过程气流脉动规律需要将压缩机气流脉动理论模型与实际压缩机工作过程的数学模型进行耦合。
近年来，随着计算机技术的不断进步，数值分析的范围得到进一步拓展，各种气流脉动分析方法都得到了一定程度的发展。
从总体上看，根据压缩机气流脉动基本处理方法的不同，主要可从分析域的角度分为频域模型和时域模型两大类。
压缩机气流脉动分析方法及应用研究现状
压缩机气流脉动分析方法及应用研究现状[摘要]近年来，在整个国民经济不断进步的大背景下，能源化工行业作为国民经济的根底和支柱型产业，也得到了迅猛开展。
压缩机作为能源化工行业中常用的动设备装置，人们对其性能和可靠性的要求也越来越高。
其中容积式压缩机的气流脉动问题是影响压缩机性能、噪声和平安性的主要因素。
有关气流脉动分析方法和理论模型的研究一直以来被广阔的研究人员所重视。
本文调研了压缩机气流脉动分析方法及研究现状，并指出了今后重点需关注的研究内容。
[关键词]压缩机；气流脉动；频域分析；数值模拟doi：-[中图分类号]F273；U463[文献标识码]A[文章编号]1673-0194〔2021〕08-00-01概述气流脉动的分析模型主要包括频域和时域两大类，不同的分析模型具有不同的分析对象和局限性。
频域分析法由于其具有相对较高的计算效率，得到了更广泛的应用。
但频域分析方法中的模态展开法在声源计算模型方面的研究还存在一定问题，现有的声源模型存在发散性、压力不均匀性和计算效率低等缺点，导致压缩机气流脉动频域分析的计算结果可靠性不高，因此，有必要研究新的声源模型提高压缩机气流脉动的分析精度。
另一方面，气流脉动引发的噪声问题也是容积式压缩机的主要噪声源。
目前，噪声污染已经与水污染、大气污染、固体废弃物污染共同被看成是世界范围内个主要环境问题。
在这种背景下，有效控制容积式压缩机的噪声问题，不仅是满足国家法律法规的根本要求，而且是企业提升产品品质、增强企业自身竞争力的有力手段。
研究压缩机工作过程气流脉动规律需要将压缩机气流脉动理论模型与实际压缩机工作过程的数学模型进行耦合。
近年来，随着计算机技术的不断进步，数值分析的范围得到进一步拓展，各种气流脉动分析方法都得到了一定程度的开展。
从总体上看，根据压缩机气流脉动根本处理方法的不同，主要可从分析域的角度分为频域模型和时域模型两大类。
一般来讲，频域模型基于声学线性波动方程，理论和计算方法比拟成熟，在压缩机气流脉动的分析中一直得到了较多使用。
往复压缩机管道气流脉动分析及控制
往复压缩机管道气流脉动分析及控制高宝华;雷淑雅;沈九兵;冯慧敏;秦志坚【摘要】管路振动是往复压缩机应用时的重要安全隐患,主要阐述了往复压缩机管道气流脉动引起管路振动的原因;基于平面波动理论,对某一往复压缩机的排气管路进行气流脉动计算与分析,并根据API618中气流脉动的相关要求进行校核,采用增设孔板的方法来消减压力脉动幅值,通过在排气缓冲器出口安装合适的孔板,最终将管道压力脉动幅值控制在标准规定的范围内.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】5页(P18-22)【关键词】往复压缩机;气流脉动;平面波动理论;孔板【作者】高宝华;雷淑雅;沈九兵;冯慧敏;秦志坚【作者单位】上海斯可络压缩机有限公司,上海201504;江苏科技大学,江苏镇江212003;江苏科技大学,江苏镇江212003;江苏科技大学,江苏镇江212003;江苏科技大学,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】TH4571 引言往复压缩机是石油、化工等工业生产过程不可或缺的核心设备，其间断性的吸排气过程会造成管道内压力周期性变化，产生气流脉动。
气流脉动不但会降低压缩机效率，产生噪声，还会引起管道振动[1]，而管道振动是影响往复压缩机稳定可靠运行的一主要因素。
强烈的管道振动会引起管道与连接附件发生松动、容器管口法兰连接处变形发生泄漏、管道支撑振动破坏等多方面的危害 [2]。
为此，在布置压缩机管道时，要遵循相关标准，进行合理有效的计算，严格把关现场安装，从而将管道振动控制在许用条件下[3，4]。
本文分析了气流脉动引起管路振动的主要原理，并例举某往复压缩机管道内的介质进行气流脉动分析与控制方法，对实际往复压缩机的管道设计提供参考。
2 往复压缩机管道的不平衡力往复压缩机管道内的不平衡力是气流脉动引起管道振动的主要原因。
图1为往复压缩机气流脉动影响下，管道内压力在一个周期内的压力变化。
假设t1时刻弯头a处的压力为p1，而弯头b处的压力为p2，由于管道内压力不是一个恒定值，该两弯头处存在压力差Δp=|p1-p2|，就在管道中形成了不平衡力。
进气道表面脉动压力试验及分析
进气道表面脉动压力试验及分析作者：杨全郭天天王天来源：《科技创新与应用》2020年第29期摘; 要：进气道是喷气式飞机的一个重要部件，其管内的气流特性对结构设计影响较大，为识别进气道内表面存在较严重的脉动压力的区域及气流脉动特性，采用风洞脉动压力试验进行研究，以分析得出进气道内流场中气流脉动压力的特性以及飞机攻角、空气来流速度对其特性的影响。
关键词：进气道;脉动压力;风洞试验;湍流中图分类号：V216.3; ; ; ; 文獻标志码：A; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2020）29-0122-04Abstract： The inlet is an important part of jet aircraft， and the flow characteristics in the duct have great influence on the structure design. In order to identify the area with severe pulsating pressure on the inner surface of the inlet and the characteristics of the flow pulsation， the wind tunnel fluctuating pressure test was used to analyze the characteristics of the fluctuating pressure in the internal flow field of the inlet， as well as the influence of the aircraft angle of attack and the incoming air velocity on its characteristics.Keywords： air inlet; pulsating pressure; wind tunnel test; turbulence引言自从喷气式飞机问世以来，连接飞机和发动机的进气道就成为喷气式飞机的一个重要部件，在保证发动机正常供气的同时还应保障自身结构不出现故障。
紊流的脉动现象和时均概念
紊流的脉动现象和时均概念
1. 紊流的脉动现象：紊流脉动是指在流体中的速度、压力或其他物理量随时间发生的快速且无规律的波动。
在紊流中，流体的速度、压力等物理量存在多个频率的波动，波动幅度和相位都难以预测和描述。
这种波动现象不同于稳定流动中的规则脉动，通常伴随着流体的湍流现象出现。
2. 时均概念：时均是指将某一物理量随时间变化的波动进行平均后得到的平均值。
在分析紊流脉动现象时，时均概念非常重要。
通过对多个时间步长内测量得到的物理量进行平均，可以得到该物理量的时均值。
时均概念的使用可以帮助人们更好地理解和描述紊流现象，进一步研究流体力学和热力学等领域的问题。
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流体参数设置(参数说明在下页)
气体参数：
1. Static Pressure：静压力 2. Static Temperature:静温度 3. Z Factor：气体偏差因子 4. Cp/Cv：气体定压比热容和定 容比热容之比 5. Specific Heat Capacity：比热容 6. Thermal Conductivity：热导率 7. Isentropic Exponent：等熵指数
力分析软件AutoPIPE模型中 有助于发现振动问题，从而进行滤波器设计 自动生成天然气等混合气的气体属性
管线的振动往往会引起很大的管线应力，很多 时候可能引起管线过载而破坏管线。所以此处讨论一 下如何使用PULS分析设备振动引起的管线振动。
PULS的两种建模方式：
直接在PULS中建模 将AUTOPIPE模型导入PULS软件（本案例使用）
脉动分析软件 BENTLEY PULS
活塞式压缩机在运转过程中，由于吸气、排气是间 断性的，两者交替着进行，使管道内气流呈脉动状 态；另外，活塞运动速度又是随时间而变化的，这 种现象会引起气流的压力脉动。
气流的压力和运动呈周期性变化，这种现象叫气流 脉动。
气流脉动给压缩机工作带来不利的影响，例如， 使压缩机的指示功率增加；降低气阀的使用寿命； 引起排气量的增大或减小；破坏安全阀的严密性 以及造成管道和设备的振动。
气体属性是通过Benedict–Webb-RubinStarling(BWRS)，Soave-Redlich-Kwong (SRK)， Peng-Robinson (PR)状态方程计算，同时PULS 也 允许用户自定义流体属性。
PULS 提供了批报告输出和交互式图形输出，通过
图形可以动态的显示声学响应模态。主要的结果包 括基于API618 技术指南的脉动幅值，脉动压力的 频谱图，容积流量，阻抗，振动激发力和p－V 图。
振动激发力可以自动地转换到Bentley® AutoPIPE 软件中来计算管线的振动特性。
������ 操作简单，菜单驱动程序 ������ 减少了昂贵的咨询费用 ������ 模拟气体和流体系统 ������ 快速的转移矩阵解决方案，使求解在不到一分
钟就能完成。
属性包括：Leabharlann 道，体积，压降，三通，孔板和阀门。
导入模型
AUTOPIPE界面 友好，用户可 以使用它快速 地建模
打开AUTOPIPE建立的模型，并另存为PULS软件可识别的NTL文件
启动PULS软件，并打开用AUTOPIPE生成的NTL文件
全局参数设置
1.Fluid Type: 流体类型 2.Input Units：输入单位制 3.Output Units：输出单位制
PULS 是基于一维波动理论，使用转移矩阵方法进
行模拟计算，可以非常有效的预测压力脉动大小和 声学激振力
用PULS 软件可以有效的解决管网和管道系统中由
于往复设备或者流体的流动产生的压力脉动问题， 例如压缩机，泵，控制阀和仪表等。
和以前所采取的模拟式分析方法不同，PULS 采用
了非常先进的数字式解决方案。这个解决方案，是 基于加拿大Alberta 的NOVA 公司的一种先进的计
管线属性包括由于黏性产生的阻尼，热膨胀和摩擦 效应。
脉动源包括压力，容积流量速度，孔板，球阀和球 心阀，和往复式压缩机，和往复试泵。
据API 618技术指南检查脉动 在设计阶段预测和消除问题 在优化工程中模拟假设条件进行分析 流量引起的振动 可以导入到CAD绘图软件AutoPLANT® ，管线应
边界条件设置：设置边界点、添加往复式压缩机
压缩机及其中参数
1. Clearance Volume %:余隙容积 （活塞在止点时气缸可容纳的 残留气体的容积值）
2. Phase Angle：相位角 3. Polytrophic Exponent :多变指数
（当选好流体类型Other Side Fluid ID时就可以计算出来） 4. Crank Radius:曲柄半径 5. Connecting Rod Length:连杆长 度 6. Acoustic Volume:活塞和阀门之 间的体积（可以通过流率、曲 柄半径和多变指数算出） 7. Rated Valve Loss:额定阀门损失 （可通过流率和多变指数算出）
压缩机管道内的气流脉动及其激发的机械振动会 导致一系列的危害。
管道和设备的振动对安全生产造成重大威胁．在 国内国外，时有因管道振动造成的泄漏甚至爆炸 事故
与管线相连的设备振动（往复式压缩机、往复泵） 或基础设计不当
管内流体流动不稳定或者压力不稳定，气流脉动 共振（机械、气柱、或机械及气柱同时共振）
算方法，并且这个计算方法通过数百万美圆的科研 项目中得到完善并通过了验证。 该软件投入市场应 用近二十余年，得到众多知名大公司认可。
PULS的界面非常的先进、友好，采用WINDOWS
菜单驱动式的界面，这样可以在输入最少数据的 同时快速建立系统模型。由于软件具有强大的图 形功能使我们可以在建模过程中突出显示模型特 征，所以可以非常方便的对模型进行检查及修改。 PULS可以进行一致性检查来发现所建模型的错误。 PULS支持英制、标准国际单位，和用户自定义单 位。
·
实践表明，生产中遇到的与压缩机有关的振动绝大 多数是由气流脉动引起的。
气流脉动激发管道振动，管道振动反过来又会激发 机组振动。
所以要消除管道的振动，首要的问题是要消除气流 脉动。
Bentley® PULS 是一个交互式的模拟软件，主要用
于分析管网中的流体在稳态脉动流条件下的动态响 应特性。
PULS 通过节点定义系统中相互连接的单元的几何
尺寸。软件系统中的单元包括直管、三通、大小头、 阀门和孔板等。软件将单元转移矩阵集成到由复杂 的系数和变量组成的线性方程组中。待求变量包括 各个节点的脉动压力和脉动体积流量。采用高斯消 去法来求解非对称稀疏矩阵形式的方程组，计算结 果通过了Nova 机构和Calgary 的大学实施的实验 验证。