沈志勇[1]2007年在《微小型蒸汽喷射器的数值模拟和优化研究》文中研究说明近年来,随着人们节能和环保意识的增强,很多设备和系统都力争采用新能源作为驱动力。在国家节能减排的大方针下,太阳能喷射式制冷系统由于其采用新能源作为驱动力,得到了业内人士越来越多的关注。喷射器是太阳能喷射式制冷系统中的核心部件,是一种利用高压流体抽吸低压流体的装置,通过工作流体的射流来实现能量的转化。它具有结构简单、没有运动部件、运转费用低廉、操作维修方便等优点,并且对被抽介质无严格要求。然而,喷射器效率低下,不节能,如何提高其效率是大家共同关心的问题。目前喷射器的设计一般是根据工作参数来确定具体的结构,采用的计算公式多为一维等熵假设基础上的半经验公式。由于喷射器内部的流动过程非常复杂,实验的测量困难,简单的一维理论研究和实验分析已经满足不了我们的要求。随着计算机技术和数值理论的发展,数值模拟技术在越来越多的领域得到了广泛的应用。本文中,引入CFD软件中的FLUENT作为我们研究平台,采用数值模拟技术对喷射器的内部流场进行模拟,通过对其内部流场的研究分析,比较深入地了解了喷射器特性以及喷射器结构与内部流场的关系,得出了一些有关结构的有指导性和方向性的新知识,这些对喷射器的设计将能起到有意义的指导作用。本文根据实际需求,首先对喷射器的结构尺寸进行了初步设计,在此基础上进行模型的合理简化,确定了模拟用的数学模型,并在GAMBIT软件中完成了模型的建立和网格的划分,即计算域的确定和区域离散。在设定好相关边界条件后,将网格导入FLUENT软件中,采用基于密度(Density Based)的隐式求解器和标准k-ε湍流模型,计算出喷射器的内部流场。为了保证模型选择的正确性和可靠性,文中进行了模型的实验验证,即实验数据与模型数据的对比分析,结果说明模型选择符合要求。通过分析喷射器内部流场(压力场、速度场、温度场)的特性,可以比较清楚的了解其内部流动的过程和工作原理,也比较清楚的看到了高速可压缩流动过程中的激波现象。通过改变喷射器的结构参数(主要指喷嘴形状、等面积段长度和喷嘴出口截面到混合室入口截面段的长度),得出了喷射器的喷射系数随其结构参数变化的规律,也总结出激波出现的位置和大小随之变化的规律;通过改变边界条件,即工作参数的变化,分析喷射系数以及激波随之变化的情况。结果表面,小型喷射器与传统的中大型喷射器相比,有自己不一样的特性。同时,在大量模拟结果的基础上,通过拟合的方式对数据进行处理,得出小型喷射器结构的最优配置(最合适的喷嘴距和等面积段长度)。目前,国内外对应用于太阳能蒸汽喷射式制冷系统中的微小型喷射器的研究很少,本文所做的工作为以后同类喷射器的设计和优化提供了一定的依据,对改进微小型喷射器的性能、提高喷射器的效率具有一定的指导性。另外,也在复杂模型的建立和简化、网格的划分、计算模型的采用等方面做了一些有益的探索,希望能对相似类型的数值模拟问题提供借鉴。
李海军[2]2004年在《喷射器性能、结构及特殊流动现象研究》文中进行了进一步梳理作为一种流体机械,喷射器在许多工业领域中都有应用。但由于喷射器内部的流动过程复杂,在很长一段时期内,喷射器理论多半是作为研究和详细分析一定用途喷射器的计算方法而得到发展的,设计分析一般都是建立在一维分析基础上的半经验公式。而针对喷射器内复杂流场的实验观察、分析模拟,以及喷射器结构对喷射器性能影响等具体细节的研究方面,由于受实验水平、计算能力、流体力学理论发展水平的限制,是不充分的。尤其是对以蒸汽为工质的喷射器,由于蒸汽物性的远离理想气体状态,使简单的采用理想气体的状态方程所得出的结果与实际偏离很大。因而,尽管蒸汽喷射器的应用范围很广,对其内部流动机理的研究还不够深入,在提高蒸汽喷射器性能方面受到很大的限制。 本文借助PHOENICS软件平台,通过对蒸汽喷射器内流动进行数值模拟,详细观察其内部的流场,深入分析各因素对蒸汽喷射器性能的影响,对掌握喷射器工作机理、优化喷射器结构,提高喷射器效率具有重要的意义。主要研究工作如下: 1、建立物理上合理、计算上可行的蒸汽喷射器模拟的数学模型。本文借助商用软件平台优势,采用多种湍流模型及索科洛夫一维分析方法,对实验用的蒸汽喷射器进行模拟计算,并将各种模型所得到的结果与实验结果进行比较,按照与实验值相符、收敛速度快、流场分布合理的原则,得出Chen-Kim修正的k-ε两方程湍流模型可用来模拟喷射器内的复杂流动过程。 2、引入蒸汽的真实物性,对数学模型进一步完善。本研究考虑到蒸汽离液态很近,在蒸汽喷射器中又存在超音速流、两股汽流混合等复杂的流动过程,使蒸汽喷射器内蒸汽存在蒸汽的过热状态、饱和状态、及部分凝结等不同的集态,以往的研究都是关于理想气体喷射器的计算分析,不能合理给出蒸汽喷射器内的蒸汽物性。本文在PHOENICS软件中加入了蒸汽的真实流体物性,使模拟更接近真实情况,这对蒸汽喷射器流场的给出,以及对蒸汽喷射器中相变现象等复杂现象的研究意义非常重大。 3、详细分析、总结了工作参数对蒸汽喷射器性能的影响。在所采用的模型及计算方法已经证明适用于蒸汽喷射器的模拟计算的前提下,针对不同结构、不同工况下蒸汽喷射器流场进行大量的模拟计算,得出工作流体压力、引射流体压力、喷射器出口压力、喷嘴出口马赫数大小对蒸汽喷射器性能的影响规律。在对喷射器性能研究的过程中,引入膨胀比(工作流体压力与引射流体压力之比)和临界压缩比(临界出口压力与引射流体压力之比)两个参数,给出了一定结构喷射器的膨胀比与临界压缩比、膨胀比与最大喷射系数的关系式,以及喷射器最大膨胀比与喷嘴出口马赫数之间的幂指数关系。这两个参数的使用可以使模拟所得出的结论不局限于具体的参数值,使其具有很好的通用性。 4、详细分析喷射器各部分结构对喷射器性能的影响规律。研究充分利用数值模拟的灵活性、可重复性、低成本等优势,不断调整喷射器的各部分的结构形状、尺寸,模拟计算不同结构下喷射器的最大喷射系数及临界压缩比的变化,并对模拟结果进行分析整理,得出了喷射器各部分结构对喷射器性能的影响规律。研究发现,混合室结构对喷射器性能影响很大,并可根据需要在两种不同结构方式间选择。当混合室 结构不同时,喷嘴位置对喷射器的影响规律也是不同的。另外,尝试采用中心调节 针来改变喷嘴喉口面积的方法来改变喷射器的喷射系数和临界压缩比的值,结果表 明,这种方法可以方便地改变喷射器的性能,是改善喷射器性能,扩大喷射器应用 范围的一个可行的方法。总之,研究结果证明,改善喷射器的结构,可以提高喷射 器的喷射系数,是提高喷射器效率的一个重要途径。5、捕捉蒸汽喷射器内特殊的流动现象,并对其进行理论分析。通过对流场的观察,证 明了喷嘴出口后的射流会形成钻石形网格模式。在喷射器内激波出现在两个位置, 一是高马赫数的工作流体在喷嘴出口产生压缩波(膨胀波),经两股流体间的混合层反 复反射而沿流动方向传递,并由于两汽流的混合而不断地衰减直至被耗尽;另一处 是在扩压器的起始端,从混合室来的超音速流在扩压器入口引起强的斜激波,超音 速流经激波的压缩而使压力突增,以达到出口压力,保证顺利流出。扩压器处的激 波的产生使混合室中的混合流体发生雍塞,即工作流体及引射流体的流量不随出口 压力的变化而变化。激波强度随膨胀比的增大而增大,激波的存在会增加机械能的 损失,由于喷射器中超音速流动的存在,激波的产生几乎是不可避免的,但当喷射 器在最佳工况下运行时,会降低这种损失,提高喷射器的效率。6、超音速流中相变现象的定量分析。通过在计算中引入蒸汽真实物性,使本研究可以 通过计算喷射器中凝结水的百分含量,捕捉到蒸汽喷射器中普遍存在、但用传统的 理论分析方法不能得到反映的相变现象,即工作流体、引射流体发生凝结相变。从 流场中凝结水的百分含量分布,可以直观地观察到在流动核心上,凝结水的百分含 量分布规律。结合喷射器内激波分布规律,可以很容易地理解,凝结水量波动递减 及在扩压器入口处再次出现的原因是超音流经激波压缩突然增压,导致流体温度低 于饱和温度而出现凝结的,提高工作及引
孙小国[3]2007年在《应用于小型太阳能喷射式制冷系统的小型喷射器的试验研究》文中研究指明随着人们对能源和环境问题的重视,利用太阳能作为主要工作能源的喷射式制冷系统越来越吸引人们的注意力。当前,由于蒸汽压缩式制冷系统设备紧凑、运行稳定和维护简便等特点,使其在空调、制冷领域广泛应用。然而,压缩式制冷系统是一个能耗很大,在夏季的居民住宅和写字楼中,制冷空调及其附属设备的能耗通常占到楼宇耗能的大部分。在节能减排的大方针指引下,为维持国民经济健康持续的发展,发展非机械式制冷系统,例如利用太阳能、废热、地热能作为驱动热源的喷射式制冷系统应当得到大力支持和鼓励。国内外对喷射式制冷系统进行了大量研究,取得了一些很重要的成果。但是,在喷射式制冷系统的文献中,对喷射器设计和运行的研究报道还不很多,尤其是小型喷射器性能的研究。本课题针对该问题,设计了一个测试小型喷射器性能的实验台,研究应用于小型太阳能喷射式制冷系统中,喷射器的性能情况。本文依次阐述了喷射器的基本设计理论:喷射器的工作原理与特点、喷射器的主要运行参数、喷射器的主要性能指标、喷射器的结构计算、喷射器的热力学模型;小型太阳能喷射式制冷用喷射器试验研究:试验台设计、试验方案、试验数据处理及试验结果、试验误差分析、试验研究和数值研究比较;小型太阳能喷射式制冷系统用喷射器的试验数据分析:第一阶段正交试验数据分析、第二阶段试验数据分析、小型喷射器喷射系数计算方法中效率系数确定、小型喷射器喷射系数改进方法介绍。在参阅了大量试验和数值研究的文献后,根据具体的试验情况,确定了喷嘴出口到等截面段距离、等截面段长度、工作流体压力、引射流体压力、压缩流体压力的调整范围;根据相关数值模拟结果,间接的分析了试验设计的合理性。通过试验分析,得出了应用于小型太阳能喷射式制冷系统中,喷射器的喷嘴位置和等截面段长度的大致调节范围;研究了运行参数对喷射性能的影响,得出了小型喷射器的运行规律,为该类喷射器的最优设计提供了一些参考。在试验基础上,确定了在膨胀比、压缩比不大的情况下,索科洛夫喷射系数方法中的效率系数取值。同时,结合试验数据,对索科洛夫方法做出了适当的改进,提高了理论计算的精度和效率。本文所做工作揭示了小型喷射器的结构设计,有别于大膨胀比、大压缩比的设计规律;改进了小型喷射器的结构设计,提高了喷射性能;得出的结论可为小型喷射器的最优设计和运行提供参考;结合试验测量数据,对喷射系数的理论方法,做了一些改进和有意义的尝试。
杨道龙[4]2016年在《钻采法气力输送充填关键技术研究》文中指出为了减少或取消钻采工作面煤柱预留、控制采空区顶板沉陷以及避免垮塌事件的发生,促进钻式采煤机及钻采工艺在薄与极薄煤层中的推广使用,依托于国家高技术研究发展计划(863计划)“薄煤层开采关键技术与装备——极薄煤层钻式采煤机关键技术与装备”项目,研制一种占用空间小、生产效率高、设备构造简单的钻采法充填系统,以弥补传统充填设备由于体积过大、部件沉重而无法应用于钻采采空区的缺点。钻采法充填系统采用气力输送技术将矸石颗粒输送充填至钻采采空区,颗粒间及颗粒与流场间的互作用行为直接影响气力输送充填系统的可靠性、输送效率及充填经济性。为此,本文以矸石颗粒和气力输送流场为研究对象,采用理论分析、仿真模拟和实验相结合的方法,对矸石颗粒气力输送性能和输送流场静压变化特性进行研究,为钻采法气力输送充填工艺和系统的设计提供指导。根据钻采法开采煤层工作面地质条件和五钻头钻式采煤机开采技术,以钻采采空区顶板条件和矸石充填机理为基础,提出了包括井上矸石输送井下工艺、顺槽掘进煤矸分选工艺以及钻采矸石充填工艺在内的钻采法气力输送充填工艺,构建了钻采法气力输送充填系统,进行了气力输送系统和气力充填系统设计,确定了供料装置、增压器、充填喷头以及充填钻头的结构形式,为钻采法气力输送充填系统的设计提供了指导。基于Hertz接触理论与Mindlin-Deresiewicz接触理论,建立了矸石颗粒之间、矸石颗粒与管壁之间无黏连的软球接触理论模型,并根据实际测得的矸石颗粒叁轴径参数,获得了不同粒度下矸石颗粒的形状特性指标,建立了基于长短度、扁平度、Zingg指数以及颗粒体积充满度等指标的矸石颗粒形状特性数学模型。以堆积密度、孔隙率、休止角及其与实际实验的误差为评价指标,以颗粒与颗粒、颗粒与管壁间互作用系数为正交试验因素,获得了叁种较为准确的矸石颗粒离散元模型及对应的互作用系数,并进行了矸石颗粒碰撞实验和仿真研究,验证了矸石颗粒接触模型及互作用系数的可行性,为颗粒之间及颗粒与管壁间的互作用耦合仿真提供了较真实可靠的颗粒模型与基础参数,并为匹配不规则颗粒的形状特性和物理性质提供了参考方法。采用欧拉法描述流体微元运动状态,获得了流场中气相连续性方程、动量方程以及湍流传输方程。根据颗粒在流场中受到的流体阻力、Saffman升力、Magnus升力等作用力的影响,采用欧拉耦合模型,建立了颗粒相与气相间互相耦合理论模型及仿真方法。在考虑管壁直径、颗粒形状以及雷诺数与流体阻力系数间关系的基础上,获得了带有流场区域修正及颗粒形状修正的粒径法矸石颗粒悬浮速度理论表达式,进行了垂直管道内矸石颗粒悬浮实验与仿真研究,结果表明:矸石颗粒悬浮速度的仿真结果与理论计算结果均符合管壁直径对输送颗粒的影响规律;不同颗粒粒径下的矸石颗粒悬浮仿真结果值与实验结果值相近,而且都略大于理论计算值,验证了基于欧拉模型的CFD与DEM耦合方法实现颗粒相与气相间互相耦合的可行性,并为矸石颗粒气力输送系统中选择合适的流场速度提供了理论及实验依据。依据钻采法气力输送系统实际工况条件,初步设定了气力输送系统的基础参数,并以颗粒喷出平均动能、流体质量流率比和喷射器能耗为评价指标,进行了纯流场条件和颗粒与流场耦合条件下矸石颗粒与流场耦合仿真研究,获得了喷射器较优结构参数以及该结构参数下不同颗粒入料质量流率所对应的喷嘴入口总压推荐值,为钻采法气力输送系统的喷射器结构参数设计提供了参考。在此基础上,为揭示矸石颗粒在不同输送管道内的运动状态,对水平直管、弯管和旋流管中矸石颗粒气力输送过程进行仿真模拟,结果表明:水平直管输送中的矸石颗粒主要分布在管道底部并关于纵向截面对称,输送流场速度越大,越有利于矸石颗粒的水平直管输送;弯管输送中矸石颗粒形成螺旋运动的颗粒束,弯管的最大磨损率随着弯曲半径的增加而减小;旋流管内颗粒速度高于相同气流流量下的水平直管内颗粒速度,且旋流辅管与旋流主管间夹角越小,颗粒速度越大。依据钻采法井下实际工况条件,以气力输送流场中矸石颗粒输送特性以及流场静压变化特性为评价指标,进行了喷射器结构参数对纯流场喷射性能和矸石颗粒喷射性能影响规律的实验研究,获得了与仿真结果相同的喷射器较优结构参数,验证了喷射器仿真结果具有较高的准确性与参考价值。采用较优结构参数的喷射器作为气力输送系统中矸石颗粒的动力源,进行了矸石颗粒短距离水平输送、弯管输送以及旋流输送实验,获得了水平流场、弯管流场和旋流流场中矸石颗粒输送性能和流场静压变化规律,初步证明了矸石颗粒气力输送系统的可行性,验证了水平直管、弯管和旋流管耦合仿真结果的正确性。在此基础上,进行了矸石颗粒长距离气力输送充填实验,获得了气力输送过程中矸石颗粒运动状态与管内流场静压变化关系、颗粒破碎率与颗粒粒径之间关系、管道不同位置安装旋流增压器对颗粒输送时间的影响规律,验证了钻采法气力输送充填系统的可行性,为钻采法气力输送充填工业性试验提供了可靠的实验依据,并对钻采法气力输送充填工艺及系统的设计提供了指导。
汤小亮[5]2009年在《太阳能制冷用小型喷射器的性能及其优化研究》文中研究说明随着能源的不断消耗,环境污染的不断加重,全球正面临着一场能源短缺和生活环境恶化的危机。世界各国对能源的合理有效利用和环境保护也越来越关注。在我国的能源消耗结构中,制冷空调的能源消耗占到了总能耗的20%左右,其制冷剂泄漏也导致了温室效应及臭氧空洞等环境问题。因此,制冷空调的节能环保就显得非常的必要,而太阳能喷射式制冷正是这样一个节能环保的制冷方式。喷射器作为太阳能喷射式制冷的核心部件,有着简单、稳定可靠的优点;但同时,喷射器内部的流动过程复杂,喷射器理论大多是基于某些特定用途喷射器的性能变化规律的归纳总结,设计分析一般都是建立在一维分析基础上的半经验公式。对于太阳能制冷用小型喷射器的研究,还少见有报道,其性能变化规律及结构优化的研究就显得非常有意义。本文在上届同学的研究基础上,对实验台进行了完善,通过进一步的实验,并与数值模拟相结合的方法,深入的分析了各运行参数及结构参数对太阳能喷射制冷用小型喷射器的性能的影响,归纳总结出了一个新的参数以更加简便的分析喷射器的性能,优化了喷射器的结构,对提高喷射器效率及完善喷射器理论作出了贡献,有切实的重要意义。具体的研究工作有:(1)在喷射制冷用喷射器的理论基础上,建立了一套模拟太阳能喷射制冷用喷射器性能表现的实验台。利用蒸汽发生器替代太阳能加热装置,产生工作流体。通过调节蒸汽发生器的加热量、引射入口的阀门和喷射器出口的阀门开度来改变整个实验系统中工作流体、引射流体和喷射器出口混合流体的工况,研究增压太阳能喷射制冷用小型喷射器的性能表现。(2)通过分析大量的实验数据,总结了运行参数对喷射器性能的影响。在不同喷射器结构和运行参数的条件下,详细的分析了工作流体压力、引射流体压力、喷射器出口压力对小型蒸汽喷射器性能的影响规律。同时,引入膨胀比和压缩比这两个无量纲参数,分析它们对喷射器性能的影响规律,并通过这两个无量纲参数分析了工作流体压力、引射流体压力和喷射器出口压力之间的耦合影响。(3)由实验数据所表现出的规律,归纳出了一个组合参数B=[(P_c-P_e)P_e/P_p~2]~(k-1)(k为水蒸汽绝热指数,本文中取1.3),使得固定结构喷射器的喷射系数只与工作流体压力和无量纲参数B相关,即u=u(P_p,B)。这样,关于运行参数对喷射器性能影响的分析及运行参数优化的过程可以大大简化。同时,通过对实验数据的分析,得出了组合参数对喷射器性能的影响规律。(4)利用实验的方法分析了喷嘴距和等截面混合段长度这两个结构参数对喷射器性能的影响规律。根据喷射器结构的可变化情况,不断改变喷嘴距和等截面混合段长度的尺寸大小,对不同结构下喷射器的性能表现进行了实验研究。通过实验研究发现,喷嘴距和等截面混合段长度对喷射器性能的影响很大,且这两个结构参数都有一个最优的取值。(5)建立了合理可行的蒸汽喷射器数值模拟模型,以进一步对喷射器的性能表现规律进行研究。根据已有的经验,建立了喷射器的二维轴对称模型,并结合实验结果选择合理的求解方法和求解模型,对喷射器的性能及内部流动现象进行了计算分析。(6)详细分析了喷射器的一些结构对喷射器性能的影响规律。研究中充分利用了商用模拟计算软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的灵活性、可重复性和低成本性等优点,不断调整喷射器各结构的形状和尺寸,模拟了不同结构下喷射器的性能表现,得到了各部分结构对喷射器性能的影响规律和最优的结构型式。总之,不论是喷射器的运行参数还是结构参数,对其性能均有较大的影响。本文通过实验的方法,详细的研究了运行参数对喷射器性能的影响规律,并归纳总结了新的无量纲参数,减少了影响喷射器性能的运行参数个数,简化了喷射器性能分析的过程,对喷射器理论的发展有一定的指导意义。同时,对喷射器的结构进行了实验和模拟相结合的研究,得出了结构参数对喷射器性能的影响规律和最优的结构,对喷射器的结构设计有一定的参考意义。
汪吉军[6]2014年在《喷嘴对喷射器性能影响的数值分析》文中研究表明我国是一个能源消耗大国,节能和环保是当今社会首要研究的问题。喷射器作为一个简单且具有较高工作效率的工业设备,在冶金、石油化工、轻工纺织、建筑、制冷、工业热工等领域得到了广泛的应用。提高流体的压力而不直接消耗机械能是喷射器的基本特点,其结构比采用机械增压设备简单而可靠,节能效果也更为显着。在喷射器中,超音速喷嘴是将工作流体的压力能转化为速度能的核心部件,因此,喷嘴的优化设计是提高喷射器性能的重要措施。本文在索科洛夫喷射器设计理论的基础上,通过合理的假设并根据喷射器的结构设计公式,建立了以制冷剂R134a为工质的喷射器的物理模型。在所设计的工况下运用Fluent数值模拟的方法对喷射器内部进行了二维流场的数值模拟计算,分析了湍流模型、离散格式等因素对数值计算结果的影响,以期获得网格收敛的解,同时得到了喷射器内压力场、速度场和温度场的分布规律。为了考察喷嘴对喷射器性能的影响,本文对不同热力参数(工作流体的压力)和结构参数(喷嘴出口与喉部的面积比和喷嘴轴向尺寸)的喷嘴进行了研究,模拟结果表明：喷嘴中工作流体压力低于3.2MPa时,喷射系数随着工作流体压力的升高而增大,当压力高于3.2MPa时,喷射系数随工作流体压力的升高而减小,喷嘴中工作流体压力适宜的取值范围为3.2MPa～3.6MPa;当喷嘴面积比为2.51时喷射系数达到最大,喷嘴面积比为1.61,1.73,2.29时喷射器无法正常工作,所以喷嘴面积比保持在2.14～2.51范围内,喷射器工作性能最佳；喷嘴收缩段与喷嘴出口直径比值在1.05～2.11之间,扩散段长度与出口直径比值在0.84～1.89之间变化时,喷射系数的变化幅度不大,所以喷嘴轴向尺寸在一定范围内对喷射器的性能影响很小。
武洪强[7]2017年在《蒸汽喷射器内流动与相变特性的研究》文中指出蒸汽喷射器的实用性强,应用前景广泛且流动过程中存在着特殊的复杂性,为了提升其喷射性能有必要对其内部流动过程进行深入分析。本文围绕着蒸汽喷射器内部流体流动过程及其相变特性进行了深入的理论与实验研究,主要研究工作包括:建立了蒸汽喷射器单相数值计算模型,深入分析蒸汽喷射器内流体流动过程,并分析研究了流体工作参数和混合室结构参数对蒸汽喷射器喷射性能的影响。研究结果表明,蒸汽喷射器混合出口压力存在一个临界值,工作蒸汽入口压力存在一个最佳入口压力,喷射性能随着引射蒸汽入口压力的增加而逐渐提升,混合室存在一个最佳长度范围和一个最佳收缩角度。搭建了蒸汽喷射器可视化实验系统,应用可视化、高速摄像等技术对蒸汽喷射器内流体流动过程进行了可视化研究,实验研究了对蒸汽喷射器喷射性能有着重要影响的混合室内流体流动过程。实验结果表明,混合室内有明显液体存在,中轴线附近存在一股含有大量雾状小液滴的高速流动的湿蒸汽流,混合室壁面上存在有大量液滴以及液膜或多股水流。应用可视化实验与等压混合蒸汽喷射器理论深入分析了引射蒸汽入口压力对混合室内流体流动的影响。可视化实验结果表明,引射蒸汽入口压力越高,开始形成液膜或者多股水流的位置越靠前。开始形成液膜或者多股水流的位置越靠前,表明混合室壁面附近流体速度沿壁面位置增大的越快。等压混合蒸汽喷射器理论分析表明,随着引射蒸汽入口压力增大,等压混合的位置不变,等压混合时引射流体膨胀更加充分,流速增大。实验结果与理论分析在一定程度上得到了相互印证。建立了适用于跨音速两相流动的湿蒸汽模型,湿蒸汽模型中引入了凝结成核以及液滴生长模型。该模型是含有质量分数方程和液滴数密度方程的欧拉-欧拉两相流模型。应用湿蒸汽模型对蒸汽喷射器内两相流动过程进行了数值计算,研究结果表明,湿蒸汽模型下,蒸汽喷射器喷嘴内流体流动过程中存在凝结激波现象,蒸汽喷射器的引射系数略高于理想气体模型的,工作参数和混合室结构参数对于喷射器性能的影响规律与理想气体模型的相类似。针对湿蒸汽模型下蒸汽喷射器的引射系数略高于理想气体模型的结果,对比分析了理想气体与湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器混合室内压力、速度、温度等参数的分布,进而阐明了湿蒸汽模型下蒸汽喷射器的引射系数略高于理想气体模型的原因。研究结果表明,湿蒸汽模型预测出现了凝结相变,相变潜热对蒸汽产生了加热作用,抵消了因气体膨胀导致的温度降低,所以湿蒸汽模型给出的流体的温度变化远小于理想气体模型的,这使得湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器内部流场更加稳定,混合室内喷嘴出口和引射入口附近的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度的降低也要小于理想气体模型的,使得湿蒸汽模型下工作蒸汽的卷吸能力强于理想气体模型的。湿蒸汽模型下,喷嘴出口压力略高于理想气体模型的,不利于蒸汽喷射器引射系数的提升。
付江涛[8]2012年在《用于CO_2热泵热水器的喷射器设计与模拟》文中认为随着环保意识的增强,广泛应用于制冷空调的CFCs受到了限制及禁用,采用自然工质成为一种趋势。C02作为自然工质,除具有环保意义外,同时C02热泵热水器相比其他热水器具有其独特的优势；但热力问题一直是制约CO2热泵热水器发展的瓶颈。采用喷射器代替节流阀可以很好解决这一问题,并能提高系统的性能。本文主要针对CO2热泵热水器系统中喷射器进行设计模拟,以寻求高效、合适的喷射器。喷射器设计采用气体动力学函数法,运用索科洛夫喷射器设计理论,并结合经验公式,采用Visual Basic6.0编制喷射器结构尺寸的设计程序,针对用于C02热泵热水器的喷射器进行结构尺寸计算。利用Visual Basic60得到的程序研究了工作流体压力、引射流体压力、压缩流体压力对喷射系数的影响；探讨了结构尺寸与工作参数之间的关系以及喉部面积与工作流体流量、压缩流体出口流量之间的关系。由于简单的一维计算无法给出喷射器内部流场的情况,本文采用Fluent软件,针对以CO2为制冷剂喷射器进行二维数值模拟计算,得到其喷射器内压力、速度分布规律；同时模拟计算喷射器在不同工况下,其流体流量和内部流场(速度、压力)的变化规律以及喷射器系数的变化规律；考察了喷射器的几个重要几何参数对喷射性能的影响规律。
董华昌[9]2016年在《直接蒸发式太阳能喷射制冷系统主喷射器特性的CFD研究》文中研究表明随着能源紧缺和环境污染得到人们的重视,开发和利用新型绿色环保能源,是缓解当前紧张的能源供应和改善环境污染有效的方法。太阳能作为自然界存在最广泛的清洁能源,高效利用太阳能一直是国内外学者的科研重点。太阳能喷射式制冷技术作为一种节能环保的制冷技术,其最大的优势在于利用太阳能而不是消耗电能来提升制冷系统中工质的压力,从而取代压缩机来进行制冷。本文对直接蒸发式太阳能喷射系统进行研究,首先建立系统的数学模型和物理模型,并对其主要组成装置进行理论分析,分析其性能指标和相关的技术参数,为整个系统的设备选型提供主要依据。本文重点研究了喷射器的性能,分析其工作原理。根据索科洛夫喷射器计算原理,在合理假设的基础上,对物理模型进行了简化,再根据相关经验公式,利用VB软件编写了设计计算程序,选取R134a制冷剂,设计出适用于直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的喷射器。本文采用FLUENT对设计的喷射器进行数值模拟,分析其内部流场的变化,并简单分析激波现象,利用软件的便捷性,分析了工作参数的变化对喷射器性能的影响,并得到,工作流体的压力过小和混合流体出口压力的过小,都会造成回流,最后,模拟出喷射器工作参数的最大允许范围,为其在系统中正常运行提供依据。
樊盼盼[10]2015年在《喷射器内部流动特性建模分析研究》文中提出随着人民需求的提高,制冷技术应用日益广泛,制冷行业已成为耗能大的行业之一,制冷装置的节能也越来越受重视。文中介绍了一种新型压缩喷射混合式制冷系统,它与传统的节流阀制冷循环系统相比,最大的不同是用喷射器替代了节流阀,喷射器在系统中起到了提升压缩机入口制冷剂压力和回收节流损失的双重作用,提高了系统的效率。本文首先通过系统的热力学计算与分析,比较了传统的膨胀阀节流制冷系统与压缩喷射混合式制冷系统的效率及其随蒸发温度和冷凝温度的变化趋势；针对制冷工质在喷射器中的流动过程及热力参数的变化规律进行了建模分析,给出了喷射器结构设计的具体方法：在建模分析的基础上,利用计算流体力学软件FLUENT对建立的模型进行模拟计算。论文介绍了研究过程所用计算模型的结构以及喷射器模型的建立过程,包括模型的简化、控制方程的离散、网格划分、边界条件的设定、求解器的选择、湍流模型的选择以及制冷剂的选择,最后对建立的模型进行模拟计算。在保持喷射器运行工况以及其他结构参数不变的情况下,依次改变工作喷嘴的结构与位置、混合室的直径与长度以及扩散室的出口直径与长度,得到不同的喷射器模型并对其进行模拟研究,得到喷射器内部的压强分布图、速度分布图、轴心处速度和压力分布曲线以及喷射系数与各结构参数的关系曲线,详细分析了这些结构参数的改变对喷射器工作性能的影响；在保持喷射器结构及其他运行参数不变的情况下,依次改变喷射器的工作流体压力、引射流体压力和出口压力,通过模拟计算分析,研究上述工况的改变对喷射器工作性能的影响,从而对喷射器的结构进行优化调整,并将喷射器的运行工况尽量控制在正常范围,保证喷射器正常乃至高效运行。
参考文献：
[1]. 微小型蒸汽喷射器的数值模拟和优化研究[D]. 沈志勇. 东华大学. 2007
[2]. 喷射器性能、结构及特殊流动现象研究[D]. 李海军. 大连理工大学. 2004
[3]. 应用于小型太阳能喷射式制冷系统的小型喷射器的试验研究[D]. 孙小国. 东华大学. 2007
[4]. 钻采法气力输送充填关键技术研究[D]. 杨道龙. 中国矿业大学. 2016
[5]. 太阳能制冷用小型喷射器的性能及其优化研究[D]. 汤小亮. 东华大学. 2009
[6]. 喷嘴对喷射器性能影响的数值分析[D]. 汪吉军. 东北大学. 2014
[7]. 蒸汽喷射器内流动与相变特性的研究[D]. 武洪强. 北京工业大学. 2017
[8]. 用于CO_2热泵热水器的喷射器设计与模拟[D]. 付江涛. 南京理工大学. 2012
[9]. 直接蒸发式太阳能喷射制冷系统主喷射器特性的CFD研究[D]. 董华昌. 河北工程大学. 2016
[10]. 喷射器内部流动特性建模分析研究[D]. 樊盼盼. 东南大学. 2015
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