【摘 要】
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电动汽车具有噪音小、零排放、经济性高等优点,未来发展潜力巨大。热泵空调系统作为电动汽车的重要组成部分,可调节驾驶舱内温度,为车内人员提供舒适的驾驶环境。电动汽车在低温工况下存在能耗大的问题,严重制约着热泵空调系统在电动汽车上的应用,因此有必要对热泵空调系统的优化进行研究。电动涡旋压缩机作为热泵空调系统的核心部件,其性能优劣直接影响着整个热泵空调系统的性能。本文从电动涡旋压缩机的数学模型入手,建立了
【基金项目】
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局部变截面无油涡旋压缩机的热动力耦合特性研究,国家自然科学基金项目（51675254）； 低品位热能无油涡旋发电系统的运行机理及特性匹配研究,国家自然科学基金项目（51966009）； 国家重点研发计划——“科技助力经济2020”重点专项:SQ2020YFF0420989；
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电动汽车具有噪音小、零排放、经济性高等优点,未来发展潜力巨大。热泵空调系统作为电动汽车的重要组成部分,可调节驾驶舱内温度,为车内人员提供舒适的驾驶环境。电动汽车在低温工况下存在能耗大的问题,严重制约着热泵空调系统在电动汽车上的应用,因此有必要对热泵空调系统的优化进行研究。电动涡旋压缩机作为热泵空调系统的核心部件,其性能优劣直接影响着整个热泵空调系统的性能。本文从电动涡旋压缩机的数学模型入手,建立了几何模型、泄漏模型和传热模型,并通过试验验证了所建热力学模型的正确性。本文主要对以下几方面内容做了重点研究:（1）首先根据平面曲线啮合原理,对涡旋压缩机型线的构成原则与判定进行了论述,依据涡旋型线啮合原理,推导出了电动涡旋压缩机涡旋盘的型线方程,介绍了涡旋盘的构成原理;然后对涡旋盘始端双圆弧修正进行了描述,建立了涡旋压缩机的几何模型;最后从圆渐开线理论出发,推导了吸气腔、压缩腔和排气腔的公式,为热力学模型的求解奠定了基础。（2）基于电动涡旋压缩机的工作原理,建立了动力学模型。分析电动涡旋压缩机的动涡旋盘所受的切向气体力、径向气体力和轴向气体力,研究这三种气体力随主轴旋转的变化规律。介绍了在涡旋盘的顶端加装密封条来实现轴向密封,和通过润滑油实现径向动密封的密封方法。（3）应用热力学第一定律和质量守恒方程,对工作腔内混合工质进行热力过程分析,建立完善的热力学模型。对建立的模型用Matlab程序化后,使用欧拉算法求解了热力学模型。综合考虑传热和泄漏对涡旋压缩机性能的影响,研究综合工况下压缩机工作腔内混合工质的温度和压力的变化规律。（4）针对建立的电动涡旋压缩机的热力学模型,搭建性能测试平台验证建立的热力学模型。测试了一定的工况条件下,制冷剂的压缩终了温度、制冷量、功率和性能系数COP随主轴转速的变化情况。试验结果表明:理论模拟与试验测得的数据较为接近,可以用来预测电动涡旋压缩机的性能。
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