激波传递能量强化双开口振荡管制冷性能研究
发布时间：2021-08-31 21:10
气波制冷是一种利用波系在振荡管内运动实现气体间能量传递与转化的制冷技术,具有膨胀效率较高、持液量大、易维护等特点。目前己成功应用于气体膨胀制冷领域,如中小型低温风洞及天然气低温处理系统。深入研究双开口振荡管管内气体流动特性与能量传递特性,寻求提高气波制冷性能的方法,有利于完善气波制冷理论,扩展气波制冷技术应用范围,促进气波制冷技术发展。研究发现,双开口振荡管具有较高的增压性能,这种增压现象源自于管内运动激波的动力学特性。利用这一增压方法强化气波制冷机性能是气波制冷技术发展的新方向。本文基于压力能回收思想,提出在气体膨胀制冷前利用激波构造一个增压过程,回收气体膨胀功,提升压缩机入口压力,降低压缩机增压比,大幅降低外部压缩机功耗。由于气体膨胀制冷前经历两次增压,一次利用激波增压,一次利用压缩机增压,因此该方法称为二次增压气波制冷方法,适用于提高带有外部增压的气波制冷系统性能。本文建立了实验平台并结合理论与数值技术对带有激波增压过程的气波制冷方法展开研究,研究内容与结论总结如下:（1）研究双开口振荡管管内气体波动过程。基于一维非定常流动理论,建立双开口振荡管气体流动波图,揭示双开口振荡管内气...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２回热逆布雷顿循环??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅｖｅｒｓｅ?Ｂｒａｙｔｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｗｉｔｈ?ｒｅｈｅａｔ??
图１．３旋转式气波制冷机结构??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｏｔａｒｙ?ｇａｓ－ｗａｖｅ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ??旋转式气波制冷机为了克服常温气体与低温气体掺混缺陷而被提出，见图１．３所示。??其结构基本特征为：静止基体上均布焊接单开口振荡管。空心主轴、射流分配器、喷嘴??依次连接构成旋转部件，安装于基体内部。旋转部件可以通过外部电机拖动或者依靠喷??嘴射流反作用力驱动［１５’１６］。高压气流经空心主轴、射流分配器并在喷嘴内膨胀加速。随??着分配器的周期性旋转，喷嘴依次与各个单开口振荡管接通，完成射流过程。经过波的??作用，低温气体在射流间隔排出单开口振荡管，进入低温腔。??目前针对单开口振荡管气波制冷机制冷原理仍未达成共识，主流理论为射流与气体??波动理论［１７］，其他理论如表面泵热理论［１８］、焓流调相理论［１９］、气体活塞理论［２Ｇ］等对单??开口振荡管气波制冷机的发展也起到了推动作用。气体波动理论是以空气动力学非定常??理论为基础，分析管内各种波的形成、相互作用规律以及管内气体能量传递行为。??－７－??
者机械传动装置，因此在能量传递方面具有一定优势。双开口振荡管的结构特征是一个??圆柱形转鼓，通过固定装置安装于传动轴上［３５］。转鼓内开设两端开口的通道，通道依据??设计允许弯曲，倾斜，如图１．５所示，弯曲的通道有利于缩减双开口振荡管长度，但是??加工成本急剧增加。??Ｎｏｚｚｌｅ?Ｃｈａｎｎｅｌｓ?Ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｐａｒｔ?Ｃｈａｎｎｅｌｓ??（ａ）?Ａｘｉａｌ－ｆｌｏｗ?ｔｙｐｅ?（ｂ）?Ｒａｄｉａｌ－ｆｌｏｗ?ｔｙｐｅ??图１．５双开口振荡管结构类型??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ?ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效气波冷凝装置流动及热力学特性[J]. 于洋,刘培启,王云磊,冷闯,赵一鸣,王静娴,胡大鹏. 化工学报. 2017(08)
[2]内燃波转子燃料填充方案研究[J]. 李建中,巩二磊,袁丽,刘双丽,刘博强. 推进技术. 2016(11)
[3]波转子非定常泄漏流动机理[J]. 刘琛源,刘火星. 航空学报. 2017(05)
[4]内燃波转子热射流点火装置射流特性研究[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥. 推进技术. 2016(07)
[5]单通道内燃波转子燃烧性能实验[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥,刘博强. 航空动力学报. 2016(05)
[6]内燃波转子发动机循环分析[J]. 刘火星,谈玲玲,产世宁. 推进技术. 2015(03)
[7]偏角对气波制冷机制冷效率的影响及预测[J]. 刘培启,徐思远,王泽武,刘胜,胡大鹏. 化工学报. 2014(11)
[8]振荡管内入射激波衰减及其对冷效应的影响[J]. 郑闽锋,刘曦,黄成,林跃东,雷晓健,李学来. 化工学报. 2014(09)
[9]基于流量平衡的波转子初步设计方法[J]. 产世宁,刘火星. 工程热物理学报. 2014(03)
[10]内燃波转子非定常流动和燃烧特性分析[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥,王家骅. 南京航空航天大学学报. 2013(03)
博士论文
[1]振荡管内激波增压特性强化气波制冷性能研究[D]. 赵家权.大连理工大学 2013
[2]外循环耗散式气波制冷机理分析与实验研究[D]. 代玉强.大连理工大学 2010
[3]压力振荡管流动和热效应的研究[D]. 胡大鹏.大连理工大学 2009
[4]对冲阻尼型气波制冷机性能研究[D]. 刘培启.大连理工大学 2009
本文编号：3375617
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２回热逆布雷顿循环??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅｖｅｒｓｅ?Ｂｒａｙｔｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｗｉｔｈ?ｒｅｈｅａｔ??
图１．３旋转式气波制冷机结构??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｏｔａｒｙ?ｇａｓ－ｗａｖｅ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ??旋转式气波制冷机为了克服常温气体与低温气体掺混缺陷而被提出，见图１．３所示。??其结构基本特征为：静止基体上均布焊接单开口振荡管。空心主轴、射流分配器、喷嘴??依次连接构成旋转部件，安装于基体内部。旋转部件可以通过外部电机拖动或者依靠喷??嘴射流反作用力驱动［１５’１６］。高压气流经空心主轴、射流分配器并在喷嘴内膨胀加速。随??着分配器的周期性旋转，喷嘴依次与各个单开口振荡管接通，完成射流过程。经过波的??作用，低温气体在射流间隔排出单开口振荡管，进入低温腔。??目前针对单开口振荡管气波制冷机制冷原理仍未达成共识，主流理论为射流与气体??波动理论［１７］，其他理论如表面泵热理论［１８］、焓流调相理论［１９］、气体活塞理论［２Ｇ］等对单??开口振荡管气波制冷机的发展也起到了推动作用。气体波动理论是以空气动力学非定常??理论为基础，分析管内各种波的形成、相互作用规律以及管内气体能量传递行为。??－７－??
者机械传动装置，因此在能量传递方面具有一定优势。双开口振荡管的结构特征是一个??圆柱形转鼓，通过固定装置安装于传动轴上［３５］。转鼓内开设两端开口的通道，通道依据??设计允许弯曲，倾斜，如图１．５所示，弯曲的通道有利于缩减双开口振荡管长度，但是??加工成本急剧增加。??Ｎｏｚｚｌｅ?Ｃｈａｎｎｅｌｓ?Ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｐａｒｔ?Ｃｈａｎｎｅｌｓ??（ａ）?Ａｘｉａｌ－ｆｌｏｗ?ｔｙｐｅ?（ｂ）?Ｒａｄｉａｌ－ｆｌｏｗ?ｔｙｐｅ??图１．５双开口振荡管结构类型??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ?ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效气波冷凝装置流动及热力学特性[J]. 于洋,刘培启,王云磊,冷闯,赵一鸣,王静娴,胡大鹏. 化工学报. 2017(08)
[2]内燃波转子燃料填充方案研究[J]. 李建中,巩二磊,袁丽,刘双丽,刘博强. 推进技术. 2016(11)
[3]波转子非定常泄漏流动机理[J]. 刘琛源,刘火星. 航空学报. 2017(05)
[4]内燃波转子热射流点火装置射流特性研究[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥. 推进技术. 2016(07)
[5]单通道内燃波转子燃烧性能实验[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥,刘博强. 航空动力学报. 2016(05)
[6]内燃波转子发动机循环分析[J]. 刘火星,谈玲玲,产世宁. 推进技术. 2015(03)
[7]偏角对气波制冷机制冷效率的影响及预测[J]. 刘培启,徐思远,王泽武,刘胜,胡大鹏. 化工学报. 2014(11)
[8]振荡管内入射激波衰减及其对冷效应的影响[J]. 郑闽锋,刘曦,黄成,林跃东,雷晓健,李学来. 化工学报. 2014(09)
[9]基于流量平衡的波转子初步设计方法[J]. 产世宁,刘火星. 工程热物理学报. 2014(03)
[10]内燃波转子非定常流动和燃烧特性分析[J]. 巩二磊,李建中,韩启祥,王家骅. 南京航空航天大学学报. 2013(03)
博士论文
[1]振荡管内激波增压特性强化气波制冷性能研究[D]. 赵家权.大连理工大学 2013
[2]外循环耗散式气波制冷机理分析与实验研究[D]. 代玉强.大连理工大学 2010
[3]压力振荡管流动和热效应的研究[D]. 胡大鹏.大连理工大学 2009
[4]对冲阻尼型气波制冷机性能研究[D]. 刘培启.大连理工大学 2009
本文编号：3375617
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