氣液噴射器內(nèi)兩相過程的機(jī)理及數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著空調(diào)制冷系統(tǒng)在日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛使用，傳統(tǒng)制冷循環(huán)帶來的能源消耗量大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題越發(fā)突出，因此對于新型制冷循環(huán)的研究成為近年來學(xué)術(shù)探討的熱點(diǎn)。由于可以利用低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，并且本身結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，噴射式制冷系統(tǒng)得到國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。 本文針對應(yīng)用于噴射式制冷循環(huán)中的氣液噴射器進(jìn)行分析研究，通過使用數(shù)值模擬的方法著重對混合室內(nèi)部氣、液兩相流場的分布和特點(diǎn)進(jìn)行探討。本文的主要研究工作包括： (1)在

2、對氣液噴射器內(nèi)制冷劑的工作過程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合Menegay的研究成果，針對混合室內(nèi)氣、液兩相流體的流動(dòng)過程建立數(shù)學(xué)模型、物理模型，編制程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。采用HFC-134A作為制冷工質(zhì)，以兩流體數(shù)值模型為基礎(chǔ)，建立拋物線型守恒方程作為編程計(jì)算的基本方程。應(yīng)用二維Prandtl混合長度模型描述流體流動(dòng)過程中的湍流現(xiàn)象，引入相間滑移模型模擬兩相之間的相互作用。最后利用控制容積積分法建立離散方程，使用Thomas運(yùn)算法則進(jìn)行迭代計(jì)

3、算，完成數(shù)值模擬。 (2)對程序輸出的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，使用由VisualBasic編制的繪圖程序以及MicrosoftExcel將兩相流體的壓力、速度、含氣率等重要參數(shù)分別繪制成等值分布圖和曲線分布圖，用于分析探討混合室內(nèi)流場的分布情況。結(jié)果表明，流體之間的相互作用，包括質(zhì)量、動(dòng)量交換，主要發(fā)生在混合室的入口段。在這段區(qū)域內(nèi)，噴射流體與引射流體處于明顯的熱力學(xué)不平衡狀態(tài)，噴射流體中形成“混合邊界層”，流體的壓力、速度、含氣率

4、等狀態(tài)參數(shù)的變化很快。而進(jìn)入到混合室的中后段，混合邊界層將消失，兩相流體的流動(dòng)趨于穩(wěn)定，狀態(tài)參數(shù)基本不再發(fā)生變化。在噴射流體與引射流體混合的整個(gè)過程中，始終伴隨著蒸發(fā)現(xiàn)象發(fā)生。 (3)在對混合室內(nèi)兩相流體的流動(dòng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究的基礎(chǔ)上，改變數(shù)值模擬中所使用的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)及入口邊界條件進(jìn)行計(jì)算。通過分析得到的各參數(shù)的無量綱值，探討不同運(yùn)行條件下混合室內(nèi)兩相流場的分布情況。當(dāng)驅(qū)動(dòng)噴嘴出口半徑(RRATIO)增大或者引射蒸汽流速(