為了探究混合工質(zhì)噴射器內(nèi)部流體的流動(dòng)特性及傳熱傳質(zhì)機(jī)理,運(yùn)用氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)法建立了混合工質(zhì)噴射器動(dòng)力學(xué)模型�；谒O(shè)計(jì)的非共沸混合工質(zhì)（R32/R245fa）噴射器結(jié)構(gòu)尺寸,建立二維穩(wěn)態(tài)軸對(duì)稱模型,開(kāi)展了混合工質(zhì)噴射器特性的數(shù)值模擬研究。分析了混合工質(zhì)噴射器內(nèi)部流體的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及濃度場(chǎng)變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:混合工質(zhì)噴射器內(nèi)速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及濃度場(chǎng)具有較好的動(dòng)力學(xué)特性,其噴射因數(shù)比純工質(zhì)（R245fa）噴射器提高了78.95%,為混合工質(zhì)噴射器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

噴射器結(jié)構(gòu)圖

圖3 混合工質(zhì)噴射器內(nèi)部速度云圖圖5為混合工質(zhì)(R32/R245fa)噴射器內(nèi)部壓力云圖。由圖5可以看出:壓力從噴嘴入口到噴嘴出口變化巨大,并且在噴嘴出口下游出現(xiàn)一條明顯的鉆石激波鏈。圖6為混合工質(zhì)噴射器的靜壓沿噴射器軸向分布圖。由圖6可以看出:高壓狀態(tài)的工作流體經(jīng)過(guò)噴嘴后壓力驟降,工作流體經(jīng)過(guò)噴嘴后壓力由1 153 kPa降低至117 kPa,在噴嘴出口處壓力繼續(xù)降低形成真空域。計(jì)算結(jié)果顯示噴射器中工作流體噴嘴出口下游與引射流體入口的最高壓差為78 kPa,在這個(gè)壓差作用下引射流體被抽吸進(jìn)入吸入室。超音速的工作流體因在噴嘴漸擴(kuò)段出口流道突然擴(kuò)大,在噴嘴出口出現(xiàn)斜激波,斜激波到混合邊界層被反射為膨脹波,膨脹波到混合邊界層被反射為壓縮波,經(jīng)過(guò)多次反射而產(chǎn)生了鉆石激波鏈,激波的能量不斷耗散,直至激波消失殆盡。從圖6還可以明顯看出:噴嘴出口壓力出現(xiàn)了一段連續(xù)波動(dòng)。工作流體與引射流體在混合室等截面段以等壓的形式進(jìn)行混合,并繼續(xù)向前流動(dòng),充分混合的流體進(jìn)入擴(kuò)壓室時(shí),因壓力先小幅下降再突然升高而出現(xiàn)正激波,該現(xiàn)象有助于噴射器內(nèi)部流體克服出口背壓,混合后流體進(jìn)入擴(kuò)壓室壓力進(jìn)一步提升,直至達(dá)到噴射器出口背壓。

根據(jù)噴射器幾何結(jié)構(gòu)尺寸,利用ICEM軟件建立二維噴射器模型并進(jìn)行結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格的劃分,而網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響數(shù)值模擬計(jì)算的精確度和所需時(shí)間,因此在實(shí)際模擬計(jì)算前,需對(duì)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)以確保模擬結(jié)果具有準(zhǔn)確性。將噴嘴出口中心及擴(kuò)壓室入口中心作為觀測(cè)點(diǎn),設(shè)置不同的網(wǎng)格數(shù)量,觀察這兩個(gè)位置壓力和速度的變化,結(jié)果如圖2所示。圖2a中網(wǎng)格數(shù)在4×104以內(nèi)時(shí),兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的參數(shù)均變化較大,噴嘴出口壓力隨網(wǎng)格數(shù)的增加而降低,噴嘴出口速度隨網(wǎng)格數(shù)的增加而增加。圖2b中擴(kuò)壓室入口壓力隨網(wǎng)格數(shù)的增加而增加,擴(kuò)壓室入口速度隨網(wǎng)格數(shù)的增加而降低。當(dāng)網(wǎng)格數(shù)達(dá)到4×104以后,噴嘴出口及擴(kuò)壓室入口的壓力與速度基本維持不變。因此,在數(shù)值模擬研究中,網(wǎng)格數(shù)設(shè)置在4×104左右,網(wǎng)格質(zhì)量保持在0.9以上。同時(shí),為了更準(zhǔn)確地捕捉內(nèi)部流體的激波現(xiàn)象,對(duì)流動(dòng)劇烈的地方進(jìn)行適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格加密處理,噴射器壁面也進(jìn)行了逐層加密。本文利用Fluent 19.0軟件進(jìn)行求解計(jì)算,選用基于壓力的二維軸對(duì)稱求解器,計(jì)算過(guò)程中要遵守質(zhì)量、動(dòng)量、能量及組分守恒控制方程。湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-epsilion模型,近壁處選用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法。對(duì)噴射器入口采用壓力入口邊界條件,出口采用壓力出口邊界條件,壁面采用絕熱無(wú)滑移壁面邊界條件�；旌瞎べ|(zhì)噴射器邊界條件見(jiàn)表2。Fluent 19.0軟件采用有限體積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散,求解方法中壓力-速度耦合方法選用Simple算法,梯度項(xiàng)選用基于最小二乘單元,壓力項(xiàng)選用二階格式,其余項(xiàng)均采用二階迎風(fēng)格式。混合工質(zhì)物性通過(guò)調(diào)用NIST multispecies real gas model獲得,該材料模型只能限制在單相狀態(tài)下使用,為了保證噴射器內(nèi)部流體全為氣態(tài),進(jìn)出口溫度均設(shè)5 K的過(guò)熱度[19]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Thermodynamic Analysis of a Mixed Refrigerant Ejector Refrigeration Cycle Operating with Two Vapor-liquid Separators[J]. TAN Yingying,CHEN Youming,WANG Lin.  Journal of Thermal Science. 2018(03)
[2]低品位熱驅(qū)動(dòng)的混合工質(zhì)噴射制冷循環(huán)研究[J]. 談瑩瑩,王林.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2016(02)
[3]蒸汽噴射器流場(chǎng)模擬及性能優(yōu)化分析[J]. 徐鑫,丁學(xué)俊,許弘雷,萬(wàn)志芳.  流體機(jī)械. 2015(05)
[4]一種新型雙溫?zé)嵩磭娚渲评湎到y(tǒng)[J]. 王林,談瑩瑩,崔曉龍.  河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[5]雙元工質(zhì)噴射制冷循環(huán)[J]. 張于峰,馮永,李燦華.  天津大學(xué)學(xué)報(bào). 1999(05)

博士論文
[1]雙元工質(zhì)在噴射制冷系統(tǒng)中循環(huán)機(jī)理的研究[D]. 張于峰.天津大學(xué) 2003

碩士論文
[1]低溫余熱二元非共沸混合工質(zhì)噴射式發(fā)電制冷系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 解西敏.重慶大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3088783