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

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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。对于常见的压缩机管道系统，可以将其划分成如下几种单元：等截面直管、突变截面(异径管)、容器、分支管（三通）、阀门或孔板。

3.2.4 各个单元还需要必要的几何参数、热力参数等，参见3.3.2。

3.2.5 管路末端的节点属于边界节点，用户需要提供边界节点的如下信息：（1）边界节点性质，即该边界属于开口端、闭口端还是压缩机端。与大容器或大气环境相同的边界属于开口端（近似认为该处无压力脉动）；封闭的盲管、堵头、关闭的阀门则属于闭口端；与压缩机气缸相邻的位置则属于压缩机端；（2）对于压缩机端，还需要明确属于吸气端还是属于排气端，气缸是单作用还是双作用，单作用气缸还需明确管道在轴侧还是在盖侧；压缩机端边界节点其它参数参见3.3.6。

3.2.6 在单元、节点划分中，需要特别注意的是冷却器的处理。对于列管式或壳管式冷却器，一般将其等效为直管单元，需要将其等效管径、管长计算出来，等效管内的压力、温度取冷却器进出口的平均压力、温度。由于等效管径一般不会与冷却器两端管道内径相同，因此，用户在划分单元时，必须同时将冷却器两端各增加一个异径管单元。

3.2.7 单元及节点编号完成后，需要用户明确每个单元的如下特性：（1）单元属性，即何种类型的单元；（2）单元所在层次，一个独立的管路系统可以划分为主管路和分支管路。计算模型的第1层必须为主管路，主管路上的分支为第2层、第3层等，若分支管路上还有其它分支则继续增加层数，即遇到一个分支管必须增加一层管路。若管路系统中没有分支单元则管路只有一层。当前版本最大可以计算到9层管路。注意：各个管道单元的层次对计算能否正确实施有决定性作用，软件计算时由最高层依次递减往第1层计算，在计算到某一层的管路时须保证该层管路上的分支都已计算过；（3）单元起始节点、终止节点编号，任意单元两端都存在节点，但这两个节点有起始与终止之分。对于主管路，用户需要假定一个方向（该方向可以与实际流动方向不一致），起始节点与终止节点就根据用户人为指定的这个方向来区

分；对于分支管路，无一例外地将由分支端开始的方向作为正方向，起始节点与终止节点就根据这个方向来区分。

3.2.8 软件采用国际单位制（SI）：米(m)、立方米/秒(m3/s)、帕(Pa)、角度(°)、千克/立方米(kg/m3)、转/分钟(rpm)、开氏温标K(绝对温标)。

3.3 软件使用

3.3.1 双击桌面上的“气流脉动分析软件”图标，出现如图1所示的软件启动界面，鼠标单击此界面，进入如图2所示的主界面。

图1

图2

主界面是典型的Windows软件风格，左上角第一栏是菜单栏，功能选项

基本在第二栏的工具条中。左侧有“单元参数”、“边界条件”、“公共参数”三个选择项，点击出现相应的参数页。

3.3.2 建立计算模型是从“单元参数”页开始的。计算模型必须由第1层开始输入。单元序号由软件自动生成，无须更改，如图3所示，从单元类型下拉框中可以选择单元的类型，接下来是单元的几何参数，若用户对摩擦系数具体值不了解，请按默认值给。参数输入完毕，点加号按钮即可添加一个单元。当单元类型是分支时，弹出如图4所示的对话框，需要输入分支单元的连接层。如3.2.4中所述，遇到分支时必须增加一层管路，因此分支必然连接两个层次的管路。添加分支单元后继续添加该层的管路单元，连接层的单元是在该层管路输入完后再去添加。实际管路中会有很多阀门，若阀门是全开状态，阀门前后的单元处于全联通状态，不受阻，也就不需要建立阀门单元；若阀门是完全关闭状态，则在阀门处是闭口边界端。

图3 图4 需要注意的是添加各层管路单元时必须严格按单元顺序输入，在添加某一层的管路单元时软件默认添加的下一个单元与上一单元连接。另外在添加主管路以外的分支管路时，必须从分支点这一端开始添加单元。

3.3.3 添加单元后软件会自动给单元一个唯一识别的编号，另外除分支有三个节点外，其它单元只有两个节点，代表起始、终止节点，如图5所示。单元编号和节点编号的区别在于单元编号有代表单元类型的首字母，如编号