蒸汽喷射器混合室结构对其性能的影响

为扩大蒸汽喷射器的适应范围,通过优化喷射器混合室结构,得到两种分别满足喷射系数最大化和临界压缩比最大化的喷射器结构形式.在进行蒸汽喷射器性能分析和设计时,必须给出正确的临界压缩比,才能保证喷射器在一定工况范围内稳定运行.     

亚临界气体喷射器的设计计算

计算气体压缩喷射器可达到喷射系数的研究已很成熟，但对亚临界气体喷射器可达到喷射系数，大多采用气体喷射压缩器的方法进行计算。针对亚临界气体喷射器的特性，给出了3种计算方法：气体喷射压缩器计算方法；喷射泵计算方法；气体喷射器计算方法。研究表明：对膨胀比和压缩比都小于临界压力比的亚临界气体喷射器，膨胀比较大时，工作介质的弹性影响不能忽略；压缩比较小时，引射介质的弹性影响应该忽略；进而得出在膨胀比和压缩比都接近临界压力比时，适宜采用把工作介质视为弹性，引射介质视为非弹性的气体喷射器计算方法：而在膨胀比和压缩比都非常小且接近于1时，应该采用把工作介质和引射介质都视为非弹性的喷射泵计算方法。     

冰箱喷射器最优喷射系数分析

利用计算流体力学FLUENT软件,建立冰箱喷射器内部流体流动模型,根据新型压缩/喷射混合制冷循环系统冰箱实验样机的实际运行情况和操作参数,对制冷剂在冰箱喷射器内喷射、引射、混合、扩散等现象进行数值仿真研究;对冰箱喷射器混合室流场结构及引射机理进行探讨;同时,研究喉管面积比对冰箱喷射器性能的影响.研究结果表明:冰箱喷射器的操作参数和几何参数对其波系结构影响很大,在其他参数一定的情况下,存在一个最佳的喉管面积比ψopt=7.513,对应于最高的喷射系数u=0.561.     

蒸汽喷射器用双喷嘴结构性能的数值研究

运用CFD数值模拟的方法研究了第二喷嘴进出口截面大小对喷射效率的影响,并对比研究了不同工作流体压力下普通喷嘴结构和双喷嘴结构对蒸汽喷射器操作性能的影响.计算结果表明,在相同的操作条件下,双喷嘴结构能有效地提高喷射器的喷射系数.同时,第二喷嘴进出口截面以及第二喷嘴出口长度存在一最佳值,对应于最大喷射系数.并且这种喷嘴结构能有效改善由于工作流体压力降低而造成的设备操作性能恶化,提高蒸汽喷射器运行的稳定性.     

结构参数对大气喷射器性能影响的数值模拟分析

借助FLUENT软件,定量研究了结构参数对大气喷射器性能的影响,并对数值模拟结果进行了分析,定量研究结果表明,结构参数对大气喷射器的性能影响显著,合理设计结构参数对大气喷射器性能的发挥非常重要,数值模拟结果显示,大气喷射器喷嘴的最佳位置应在其出口截面距混合室入口截面9 cm处,混合室的最佳锥度为O°,扩压器的最佳锥度为2.4°,喷嘴的最佳喉部直径为1.5 cm.     

多喷嘴射水式喷射器加热性能分析

为研究多喷嘴射水式喷射器的加热性能,提出了分析喷射器加热系数的计算模型,对喷射器加热性能的影响因素进行了分析,并根据理论分析和实验数据得出了不同运行参数对其加热性能的影响规律。研究结果表明,多喷嘴射水式喷射器具有很好的加热性能,喷射器的加热系数随入口水温的升高而减小,随蒸汽压力和引射系数的升高而增大,并且计算和实验得到的各运行参数对喷射器加热性能的影响规律是基本一致的。     

喷射式热泵的设计计算与性能分析

针对蒸汽热泵工质的特点,从气体动力学原理,将热泵的工质与性能参数用气体动力函数来表示,对具有吸入室,混合室和扩散室热泵的整体性能进行分析,提出了喷射式热泵性能分析计算方法,并编制了相应的计算机软件,应用结构优化思想,提出了喷射式热泵结构设计方法,对热泵的结构参数按最佳喷射系数,最佳压缩比和最佳温升比进行优化计算,建立了完整的喷射式热泵性能分析和结构设计理论、实用方法。     

一种新的喷射器模型及其实验验证

根据喷射器内的湍流流动特征,引入临界圆的概念,即引射流体在混合腔入口处马赫数为1的位置;依据管内流动的速度分布特点,定义了一个二维速度分布函数来近似喷射器内的实际速度分布;利用喷射器的进出口能量平衡方程,建立了一种新的喷射器模型.模型的计算过程非常简单,不需要迭代计算.相比于现有的一维喷射器模型,采用二维速度分布函数的新模型具有较高的精度,同时它只含有8个代数方程,有结构简单和便于应用的优点.采用低沸点的R141B作为工质,建立了一个喷射制冷循环的实验平台.实验验证结果显示,新模型预测引射系数的最大误差仅为一6.03%,因此可以用于对喷射器的性能进行仿真和预测.     

二氧化碳喷射器的喷射系数理论研究

考虑到实际气体在喷射器内流动的复杂多变性,文章基于CO₂实际气体的热物性,在临界圆模型的基础上,修正工作流体在临界圆处的速度分布,构建制冷系统中喷射器内部气体流动特性的喷射系数计算模型。基于实际气体改进的临界圆模型相较于传统的一维喷射器模型和临界圆模型更加精确,高压工况下误差波动小且更为稳定;在工作流体压力为7.460、7.475、7.555、7.710、7.760 MPa时,喷射系数理论计算数值分别为0.366 7、0.387 2、0.390 5、0.350 8、0.371 5,与实验数值的相对误差分别为6.1%、7.4%、8.3%、9.6%、9.2%,验证了该模型具有一定的可信度。     

小型太阳能喷射制冷用喷射器结构优化的实验研究及计算方法改进

对小型太阳能喷射式制冷用喷射器进行了正交实验研究,得到了此类小型喷射器性能与各参数间的关系,确定了最优的主要结构参数,并认为最优的结构参数与索科洛夫的经典方法计算结果有一定差异.提出了基于实验数据的小型喷射器喷射系数的改进计算方法.     

蒸汽喷射式热泵性能实验研究

对蒸汽喷射式热泵的性能进行了实验研究,测量并分析了喷射器内的压力分布,引射比变化对引射压力和压缩压力的影响,喷嘴出口至混合室入口距离与引射比,引射压力,压缩压力之间的关系,在一定的工作压力和引射压力下,提高压缩压力会引起引射比降低,当压缩压力不变时,提高工作压力将使喷射式热泵引射比增大,当引射比达到极限值后,继续提高工作压力将引起压缩压力升高,若喷嘴出口至混合室入口距离取最佳值,热泵性能最好,超过最佳值,热泵性能将急剧恶化,实验与热力学第二定律综合分析表明,喷射器Yong效率随引射比的增大而提高,其值为0．50－0．55。     

制冷剂两相流音速对引射器喷嘴结构的影响

将液-液引射器内部的喷嘴作为研究对象,建立了喷嘴内气液两相流的非等熵膨胀模型和均相流音速模型.研究了制冷剂R134a和R22在不同喷嘴进出口压降条件下,喷嘴出口气液两相流音速的变化规律.模拟结果表明:随着喷嘴出口饱和温度的降低,喷嘴出口音速缓慢降低,而实际速度快速增大,喷嘴出口处R22的当地音速约为R134a当地音速的1.5倍;当喷嘴入口饱和温度为40℃时,R134a在喷嘴内实际膨胀过程的临界温度为14.5℃;对于高压液体作为工作流体的引射器,其喷嘴宜采用缩放型;当喷嘴入口饱和温度分别为40和50℃时,R22在喷嘴内实际膨胀过程的临界温度分别为-3.5和3.0℃,宜采用渐缩型喷嘴.     

引射模态总压比对气动壅塞影响

为了获得高亚音速飞行条件下引射模态射流壅塞情况、提高引射模态火箭射流引射抽吸能力和发动机性能,本文利用全流道一体化数值模拟方法,针对Ma=0.8飞行状态,研究了在无二次燃烧组织的条件下,主次流总压比对引射空气流量、Fabri壅塞的影响规律,结果表明：在低总压比条件下,提高主次流总压比,可提高火箭射流的引射抽吸能力,引射空气流量增大;随着总压比的进一步提高,欠膨胀的火箭射流超声速势核区会挤压引射空气流道,冲压燃烧室反压前传导致引射空气流量降低;主次流总压比高于350,火箭射流会将引射空气流道堵塞,产生Fabri壅塞,引射空气流量降低为零。     

潜孔锤反循环钻头二级引射装置结构参数研究

二级引射装置能够有效提高贯通式潜孔锤钻进技术的反循环效果。为确定其结构参数,借助计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究二级引射孔直径d、中心孔直径D、引射孔角度θ和引射孔距反循环钻头底面距离h等4个结构参数对钻头引射系数n的影响,并利用试验方法对CFD计算结果进行验证。结果表明:随二级引射装置结构参数d、D、θ和h的改变,反循环效果发生不同程度变化,且存在某一结构参数组合使反循环效果达到最佳,综合考虑4个参数的影响效果,确定d=11 mm、D=44 mm、θ=30°和h=180 mm为比较合理的结构参数;试验结果与数值模拟结果基本吻合,CFD数值模拟可用于确定结构参数。     

120kW级燃料电池可变喉口引射器的设计及特性

引射器是质子交换膜燃料电池氢气循环系统中的关键部件，依靠超音速流动的射流工质实现阳极排气的再循环。传统的固定结构引射器通常针对电堆额定工况设计，工作在非设计工况时性能较差；而可变喉口引射器可以动态地改变其喉口大小，有效扩大其工作范围。基于Sokolov设计理论，搭建了引射器的一维模型并探究了其工作特性，在此基础上提出了一种可变喉口引射器的设计方法。研究结果表明，引射器的工作特性主要受其操作压力、喉口直径和混合室直径影响；通过缩小喉口、提高工作流体压力可以使工作喷嘴保持临界状态，这对大负载下的引射性能影响较小，但能够有效提高电堆小负载下的引射比，并使引射器的工作范围向小负载扩展。     

基于CFD模拟的喷射泵操作参数对泵抽气性能的影响

通过CFD方法讨论了不同操作参数对喷射泵内部流体的流动特性及泵抽气性能的影响.随着工作蒸汽压力的增加,在壅塞位置处,被抽气体过流面积变化减小,马赫数、引射系数升高,喷射泵的抽气性能增强.当工作蒸汽压力过高时,由于膨胀核的增大,被抽气体的过流面积减小,引射系数显著下降.随着引射蒸汽压力的增加,壅塞和激波向下游移动,泵抽气性能增强.此外,引射系数随着背压的增加而减小,当背压过高时,返流现象明显,泵的抽气性能急剧下降直至失效.研究结果表明,操作参数的选择不仅能提高喷射泵的抽气效率和极限排气能力,也极大地提高了喷射制冷系统的制冷效率,降低了能源的消耗.