斜流式气波制冷机制冷性能数值模拟研究

提出一种波转子为锥形结构的斜流式气波制冷机,能够提供一定的离心效果.建立了从0°(轴流式)至90°(径流式)不同锥角的波转子数值模型,通过Ansys Fluent模拟其增压和制冷性能.在同样的工况和结构参数下,斜流式气波制冷机具有比轴流式更高的循环压差,比径流式更低的轴功消耗,其制冷效果高于二者且随锥角增大先增大后减小,在锥角为12°时达到最优,制冷温降和等熵效率相较轴流式分别高9.59℃和13.8%,相较径流式分别高20.48℃和30.9%.然后固定锥角12°,探究一定范围内转速和压比对性能的影响.结果表明,增压效果随转速增大而提升,制冷效果在转速2 500 r/min时最优;压比增大会使循环压差降低,但制冷温降和等熵效率均有所提升.     

Wave rotors used for expansion refrigeration technology

波转子是一种利用通道内压力气体接触时产生的各种气波运动实现能量转换的非定常流动设备.提出了一种新型的四端口返流波转子制冷机——压力交换制冷机,并利用一维非定常流动理论和计算流体力学方法分析了其工作过程和制冷原理,得到了该设备正常工作的基本限制条件;实验研究了影响压力交换制冷机的各种因素.目前该机实验室等熵效率已达68%,表明在气体膨胀制冷领域将波转子用于制冷技术前景看好.     

压力波制冷机性能的数值分析

对有关因素如膨胀比ε、射流激励频率、管外换热状况等对压力波制冷机制冷效率的影响进行了数值研究 .结果表明 ,在ε<5时制冷效率随ε的增大而提高 ,在一定工况下存在一个最佳的射流激励频率 fopt,强化管外传热可使制冷效率明显提高 .当射流激励频率偏离 fopt 时 ,压力波制冷机将出现排气倒流现象 .     

内置螺旋转子管式光生物反应器的流动特性数值模拟

提出了在管式光生物反应器（T-PBR）内置螺旋转子以优化其性能的方法。采用两相流模型模拟其流动特性,对内置两叶片螺旋转子、内置低流阻螺旋转子与无内置螺旋转子在旋流数、液相体积传质系数、截面速度云图、液体速度分量及气体速度分量等方面进行模拟比较。结果表明,内置螺旋转子可以增强管内旋流流动,提升气液两相间的传质效率,改善T-PBR的混合性能。最后比较了不同导程两叶片螺旋转子对T-PBR混合-传质性能的影响。     

螺旋曝气特性与流场分析

为了提高曝气效率,提出了一种具有螺旋流场特性的新型曝气方式.通过对螺旋曝气进行理论分析发现,该方法可以提高气液两相的总接触面积,进而增强曝气效率.同时采用EulerEuler双流体模型对螺旋曝气池流场进行了数值模拟,并与传统曝气方式(垂直曝气和水平曝气)进行对比分析.工程实例分析结果表明,当曝气总流量为7.48 kg/s时,螺旋曝气池全流域平均混合效率约为垂直曝气池的23倍,且为水平曝气池的10倍.此外,对螺旋曝气池中涡运动和湍流脉动等流动机理进行分析以及对气含率分布的考察发现,螺旋曝气中的气羽柱前行路径成螺旋状,涡运动和湍流脉动增强,使得气液总接触面积增大,流场更均匀,曝气效率更高.     

相对湿度对波转子制冷性能影响

波转子制冷常用于气体除湿,介质的相对湿度将影响波转子制冷性能.利用UDRGM修正极性气体物性,建立了水-空气凝结蒸发模型,并搭建了两相波转子制冷实验平台,对相对湿度影响波转子制冷性能的规律进行研究.结果表明,随着相对湿度的增加,波转子制冷效率逐渐降低,变化趋势基本呈线性.转速2200 r/min下,相比于干燥气,当压比...     

离心泵吸水室内气液两相流动试验及数值模拟

为了研究离心泵输送气液两相介质时吸水室内的流动规律,对透明模型离心泵进行了试验研究;同时基于Eulerian Eulerian非均相流模型,对离心泵内气液两相流动进行了数值模拟,采用试验验证过的数值计算模型分析了吸水室内的两相流动,揭示了吸水室内流型的变化规律,建立了流型与泵外特性之间的关系。研究结果表明：吸水室内最多可能出现8种流型,但在某一转速下,最多只会出现6种流型;气体螺旋长度随液体流量的增大而减短,随转速的增大而增长;螺旋流的出现极大地增大了吸水室内的湍流强度,降低了泵的稳定性;吸水室内流型为稳态螺旋泡状流时,泵的扬程较大,离心泵效率最高时,吸水室内流型为稳态非螺旋泡状流或脉动非螺旋泡状流。     

单级及多级气波制冷技术

项目研发单位：大连理工大学。 项目简介：气波制冷机是一种先进的利用气体压力能产生激波和膨胀波使气体致冷的新型制冷节能机械,它可在不需要任何外加动力驱动的情况下,完全利用装置进出口气体压差来使机器旋转。该机依靠压力气体射流对接受管内的驻留气做不定常膨胀功而制冷,故能在较低的转速下高效率地完成制冷过程,在机器产生冷量的同时还可输出热量,机器等熵效率现已达75％以上。     

圆柱型后体对圆锥垂直入水空泡的影响

基于VOF(Volume of Fluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对带圆柱后体的圆锥垂直入水空泡进行了数值研究.将球体垂直入水早期空泡形态的数值计算结果与A·May的理想空泡模型拟合结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值计算方法的有效性.在此基础之上,进一步研究了带圆柱后体的模型垂直入水空泡生成过程,分析了有、无圆柱后体和不同后体长度对匀速垂直入水空泡的影响.给出了不同长度后体匀速垂直入水空泡内部流场的分布,以及后体对匀速垂直入水空泡闭合和空泡最大直径等的影响和表面闭合时间的影响规律.     

气波引射前向流道波转子设计及性能研究

首先通过理论分析,依据波转子与气流间相对运动关系,采用流道进出口倾角正切值等于该位置气流轴向速度与转子转动线速度比值的方法设计一种前向流道波转子结构．然后利用ANSYS Fluent软件进行数值模拟,发现当倾角满足上述正切关系时,引射过程中波转子内部及端口处流动分离和旋涡现象明显减少,流动损失降低,设备引射性能最优．最后,与直通道波转子进行对比实验研究,结果表明：各工况下前向流道波转子引射率和等熵效率与直通道波转子相比均有明显提升,且在倾角设计工况附近,设备引射性能及提升幅度达到峰值,引射率和等熵效率增幅比例均达40%,证明依据上述理论方法设计的前向流道波转子结构合理．     

振荡管管壁轴向导热的试验研究

对振荡管管壁的轴向导热进行了实验研究，提出了一定振荡频率和膨胀比下隔阻客壁轴向导热对振荡管等熵制冷效率及管内流动的影响规律，结果表明；隔阻振荡管冷、热端管壁的轴向导热、使管内激波幅值增大，激波形成点后移，等熵制冷效率有显著提高。     

变导程螺旋面的算法及建模方法研究

分析圆柱螺旋运动的规律，建立变导程圆柱螺旋线、螺旋面的参数方程，提出变导程螺旋线的生成方法和SolidWorks环境下变导程螺旋面零件的建模方法。     

心脏记忆对螺旋波动力学的影响

如何消除心脏螺旋波和防止螺旋波破碎是目前的一个研究热点,但关于心脏记忆对螺旋波的作用方面的研究则很少。本文建立了带记忆的心脏二维元胞自动机模型,研究激发概率和记忆时长对心脏螺旋波的影响。数值模拟结果发现:在GH模型产生的规则螺旋波上加入记忆和随机激发概率以后一般会出现螺旋波漫游、破碎甚至消失等现象。系统的激发性在一定条件下会随记忆时长的增大而增加,随激发概率的增大而增大。在一定的条件下,若控制随机激发概率在一定范围内,或者控制记忆时长,可达到消除心脏螺旋波的目的,为防治心脏病提供一定的理论依据。     

双管式气波制冷机射流振荡和出口温降的数值模拟与实验研究

采用重整化群κ-ε模型,用数值模拟的方法计算了气波制冷机中射流的振荡和流动的形态.研究了不同控制管长,不同膨胀比的操作条件下振荡频率、温降的关系.计算和实验结果表明,控制管长与振荡频率为线性关系,相同控制管长条件下,膨胀比对振荡频率几乎无影响.但随着膨胀比的增大,出口气体温降越来越大.     

热管废热发生器烟气流场的数值模拟

烟气驱动的热管废热溴化锂制冷机中热管废热发生器是机组(yong)损失最大的部位，为了较为精确地描绘出其烟气流动状态参数的分布，建立了热管废热发生器烟气流场的三维数值模型，其中紊流模型采用了k-ε双方程形式，然后利用SIMPLE算法，借助Fluent软件进行了模拟计算并得出了烟气流动过程中温度压力等流动状态参数的分布图。     

管壳式换热器壳程特性数值模拟

通过合理简化,建立管壳式换热器的实体模型,用大型CFD(computational fluid dynamics)软件FLUENT对于管壳式换热器壳程的流体流动与传热性能进行数值模拟研究.利用判断周期性充分发展段的3个主要特征,分别从压力差、无因次温度、速度3个方面,分析具有不同流体速度、不同流体介质、不同折流板间距时几种折流板管壳式换热器模型的进出口段对于壳程流体流动与传热性能的影响.结果表明,管壳式换热器结构一定的情况下,进出口段对壳程流体流动和传热周期性充分发展段的影响长度不随壳程流体性质、流动速度的变化而变化;随着折流板间距与筒体内径的比值增大而增大.     

组合管中气粉流的临界管长

根据气粉流运动的基本定律，考虑收缩喷管的等熵流动以及等截面管中的摩擦流动，建立了描述组合管中气粉流的数学模型．考虑气粉流摩擦壅塞现象，用马赫数检验法确定了组合管的临界管长．计算结果表明，组合管的临界管长随粉气比的增大而减小；在不同粉气比下，组合管中气体速度和粉粒速度均沿程逐渐增大，而粉粒终速随粉气比的增大而减小；组合管的临界管长比等截面管的临界管长小得多，且组合管中的压降比等截面管中的压降明显减小     

脉管制冷机的热力学第一定律和第二定律分析

采用热力学第一定律和第二定律分别对小孔型和双向进气型脉管制冷机进行了热力学分析，揭示了制冷机内部的流动和传热过程的动态特性．用数值模拟方法得到了制冷机内部各点的压力、温度、质量流率等参数的瞬时变化情况及整机的制冷系数，并得到了制冷机各部件的yōng损失及整机的yōng效率．计算结果表明：针对所研究的脉管制冷机从小孔型到双向进气型的改进使得制冷机的制冷系数从0．091提高到了0．108，yōng效率从25．04％提高到了29．95％；回热器和小孔阀是制冷机中产生yōng损失的主要部件．分析结果为脉管制冷机的进一步优化指明了改进途径．     

基于格子玻尔兹曼方法的可激发系统物理性质研究

基于格子玻尔兹曼方法的D2Q9模型,研究可激发系统的能量和熵.数值计算结果表明:相同系统参数下,不同稳定波态系统的平均能量值接近,但熵值不同;在螺旋波失稳进入混沌态过程中,系统内能急剧减少,熵值增加;系统能量不足是螺旋波失稳的主要原因.     

内置电缆对连续油管内流场的影响

采用FLUENT对内置电缆连续油管内原油流动状态进行了数值模拟,分析了电缆弯曲度和弯曲段长度对油管内流体的作用规律。研究结果表明,流量一定时,随着弯曲度增加,井段内宽、窄间隙处流体的速度差增大,而沿程压降随弯曲度的增大而减小;弯曲度一定时,井筒长度对流体在偏心环形空间中流动速度的影响很小,沿程压降随井筒长度呈线性增加。