液环压缩机是以液体作为能量传输介质,抽吸和增压气体的通用机械,具有结构简单,操作使用方便,气体近似等温压缩等特点,可用于抽送易燃易爆、含粉尘的气体,在石油与天然气、化工、煤矿、造纸印刷等领域得到了广泛应用。然而,液环压缩机内部涉及较为复杂的气液两相流动,且有关液环压缩机理想工作循环的传统理论与实际性能偏差较大,制约了其吸入压缩性能和可靠性的提高。为此,本文从外特性测试、理论分析、性能计算、数值模拟几方面入手,在重点研究液环压缩机单体性能的基础上,辅以研究液环压缩机与管路系统联合工作的性能变化规律,为液环压缩机优化设计和应用提供理论依据。本文具体开展的工作内容如下:(1)液环压缩机外特性性能测试。实验内容主要包括测定不同型号的液环压缩机在给定转速,不同排气压力下的吸气量、轴功率等参数并得到液环压缩机的效率。外特性测试一方面为相似定律的推导提供数据来源,另一方面与理论计算结果进行对比,验证本文所建立的理论模型对液环压缩机性能预测的可行性。(2)液环压缩机性能相似定律的研究。采用半经验半理论的方法,在液环压缩机外特性性能测试的基础上,对实验数据进行统计回归,并借助Matalb的polyfit函数进行拟合,分别得到了液环压缩机吸气量、轴功率与几何比值和转速间的关系式,进而得到了适用于液环压缩机性能的相似定律。(3)液环压缩机实际工作循环理论模型的研究。基于“吸气-压缩-排气-膨胀”的实际工作循环,建立了实用化的液环压缩机工作理论模型。研究了液环压缩机排气残留气体流量、膨胀过程及其膨胀后气量的计算方法,得到了液环压缩机实际吸气量、轴功率及效率的预测公式,实现了液环压缩机吸入压缩性能的预测。(4)系统性能影响因素的研究。在Flowmaster流动系统仿真平台建立了液环压缩机系统模型,探究液环压缩机与管路系统联合工作的性能变化规律。主要研究了系统装置参数包括叶轮转速、叶轮半径、管道长度、管径、阀门开度等参数的改变及液环压缩机串联、并联工作时对系统性能的影响,为液环压缩机运行工况的调节提供参考。