本文關(guān)鍵詞：壓力振蕩管的截面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：氣波制冷機(jī)是一種利用氣體自身壓力能膨脹制冷的新型制冷設(shè)備。它具有制冷效率高,可帶液操作等優(yōu)點(diǎn)。氣波制冷機(jī)在天然氣脫水凈化、液烴回收及化工尾氣回收等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)式氣波制冷機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)較為復(fù)雜,振蕩管作為氣波制冷機(jī)的核心制冷部件,其形狀結(jié)構(gòu)的變化會(huì)對(duì)整機(jī)的效率造成很大的影響。常見的振蕩管結(jié)構(gòu)有矩形截面振蕩管和圓形截面振蕩管兩種。本文從理論分析、數(shù)值模擬兩個(gè)方面,對(duì)不同形狀結(jié)構(gòu)的振蕩管及整機(jī)進(jìn)行了比較：(1)通過氣體動(dòng)力學(xué)理論,分析了振蕩管內(nèi)波系的產(chǎn)生和發(fā)展,推導(dǎo)了激波運(yùn)動(dòng)的相關(guān)公式,并繪制了氣波制冷機(jī)內(nèi)激波運(yùn)動(dòng)的理想波圖。(2)建立了單一振蕩管的三維射氣模型,進(jìn)行了模擬計(jì)算。利用計(jì)算結(jié)果分析了射氣的三個(gè)階段,其入射損失產(chǎn)生的原因。模擬表明,入射的三個(gè)階段中,漸開階段的入射損失最大,漸閉階段次之,完全接通階段的損失最小。(3)利用單一振蕩管的三維射氣模型,對(duì)不同結(jié)構(gòu)振蕩管的入射損失進(jìn)行了對(duì)比分析。模擬表明：相同截面積的兩種振蕩管,圓管的入射損失更大,這是由于圓管與噴嘴在高度方向上有尺寸上的突擴(kuò),在突擴(kuò)處會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦旋,造成能量的損失及冷熱氣的摻混。(4)建立了旋轉(zhuǎn)式氣波制冷機(jī)的整機(jī)三維模型,進(jìn)行了模擬計(jì)算。利用計(jì)算結(jié)果研究了整機(jī)運(yùn)行時(shí),不同結(jié)構(gòu)振蕩管管內(nèi)的流動(dòng),結(jié)果表明：相同工況下,矩形振蕩管管內(nèi)的入射激波強(qiáng)度更高,接觸面運(yùn)行距離更深,入射新鮮氣對(duì)管內(nèi)循環(huán)氣的加熱效果更好；研究了不同振蕩管結(jié)構(gòu)對(duì)氣波制冷機(jī)制冷效率的影響。結(jié)果表明：在相同的工況下,采用矩形振蕩管的旋轉(zhuǎn)式氣波制冷機(jī),其入射氣量更大,氣體泄漏率更小,制冷效率更高。
【關(guān)鍵詞】：氣波制冷 制冷效率 制冷溫降 振蕩管 激波
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB651
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 氣波機(jī)技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.1.1 氣波制冷機(jī)的發(fā)展歷史10-11
• 1.1.2 國內(nèi)氣波制冷機(jī)的數(shù)值模擬研究成果11
• 1.2 氣波制冷機(jī)的分類及工作原理11-16
• 1.2.1 氣波制冷機(jī)的分類11-14
• 1.2.2 氣波制冷機(jī)的工作原理14-16
• 1.3 氣波制冷機(jī)的應(yīng)用16-20
• 1.4 課題背景和工作重點(diǎn)20-23
• 1.4.1 課題相關(guān)背景與意義20-21
• 1.4.2 工作重點(diǎn)21-23
• 2 旋轉(zhuǎn)式氣波制冷機(jī)的制冷機(jī)理分析23-36
• 2.1 氣波制冷機(jī)的宏觀制冷分析23-24
• 2.1.1 膨脹制冷的熱力過程23-24
• 2.1.2 等熵制冷效率24
• 2.2 內(nèi)部流動(dòng)分析24-33
• 2.2.1 噴嘴內(nèi)氣體流動(dòng)狀況分析24-25
• 2.2.2 振蕩管內(nèi)激波的產(chǎn)生及特點(diǎn)25-30
• 2.2.3 膨脹波的產(chǎn)生與特點(diǎn)30-31
• 2.2.4 激波的反射31-33
• 2.3 振蕩管的理想波形33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 單通道射氣過程的數(shù)值模擬研究36-53
• 3.1 計(jì)算模型的建立36-40
• 3.1.1 幾何模型建立36-38
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件38-39
• 3.1.3 網(wǎng)格的無關(guān)性檢驗(yàn)39-40
• 3.2 數(shù)值計(jì)算方法及求解器參數(shù)的給定40-46
• 3.2.1 控制方程組40-41
• 3.2.2 湍流模型41-45
• 3.2.3 求解器參數(shù)的給定45-46
• 3.3 振蕩管的入射損失46-51
• 3.3.1 壓縮波的產(chǎn)生及擴(kuò)展46-48
• 3.3.2 強(qiáng)漩渦的產(chǎn)生48-49
• 3.3.3 冷熱氣的摻混49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 4 不同結(jié)構(gòu)振蕩管模擬分析53-65
• 4.1 計(jì)算模型的建立53-54
• 4.2 流動(dòng)分析54-58
• 4.3 入口損失對(duì)比58-61
• 4.3.1 漩渦的損失58-60
• 4.3.2 入口壓力損失對(duì)比60-61
• 4.4 制冷能力對(duì)比61-64
• 4.4.1 管內(nèi)激波強(qiáng)度對(duì)比分析61-62
• 4.4.2 管內(nèi)接觸面的運(yùn)動(dòng)對(duì)比分析62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 5 氣波制冷機(jī)整機(jī)分析65-77
• 5.1 氣波機(jī)計(jì)算模型的建立65-68
• 5.1.1 幾何模型的建立65-66
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件66-67
• 5.1.3 求解器參數(shù)的設(shè)定67-68
• 5.2 整機(jī)內(nèi)部波系運(yùn)動(dòng)分析68-71
• 5.2.1 管內(nèi)激波的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)68-71
• 5.2.2 接觸面運(yùn)動(dòng)分析71
• 5.3 整機(jī)效率分析71-75
• 5.3.1 泄漏分析71-73
• 5.3.2 整機(jī)制冷效率對(duì)比分析73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82

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本文編號(hào)：623484