压力振荡管的截面结构优化

发布时间：2017-08-05 06:18

  本文关键词：压力振荡管的截面结构优化

  更多相关文章： 气波制冷 制冷效率 制冷温降 振荡管 激波

【摘要】：气波制冷机是一种利用气体自身压力能膨胀制冷的新型制冷设备。它具有制冷效率高,可带液操作等优点。气波制冷机在天然气脱水净化、液烃回收及化工尾气回收等多个领域都有广泛的应用。旋转式气波制冷机的内部流动较为复杂,振荡管作为气波制冷机的核心制冷部件,其形状结构的变化会对整机的效率造成很大的影响。常见的振荡管结构有矩形截面振荡管和圆形截面振荡管两种。本文从理论分析、数值模拟两个方面,对不同形状结构的振荡管及整机进行了比较：(1)通过气体动力学理论,分析了振荡管内波系的产生和发展,推导了激波运动的相关公式,并绘制了气波制冷机内激波运动的理想波图。(2)建立了单一振荡管的三维射气模型,进行了模拟计算。利用计算结果分析了射气的三个阶段,其入射损失产生的原因。模拟表明,入射的三个阶段中,渐开阶段的入射损失最大,渐闭阶段次之,完全接通阶段的损失最小。(3)利用单一振荡管的三维射气模型,对不同结构振荡管的入射损失进行了对比分析。模拟表明：相同截面积的两种振荡管,圆管的入射损失更大,这是由于圆管与喷嘴在高度方向上有尺寸上的突扩,在突扩处会产生强烈的涡旋,造成能量的损失及冷热气的掺混。(4)建立了旋转式气波制冷机的整机三维模型,进行了模拟计算。利用计算结果研究了整机运行时,不同结构振荡管管内的流动,结果表明：相同工况下,矩形振荡管管内的入射激波强度更高,接触面运行距离更深,入射新鲜气对管内循环气的加热效果更好；研究了不同振荡管结构对气波制冷机制冷效率的影响。结果表明：在相同的工况下,采用矩形振荡管的旋转式气波制冷机,其入射气量更大,气体泄漏率更小,制冷效率更高。
【关键词】：气波制冷 制冷效率 制冷温降 振荡管 激波
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB651
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 气波机技术的发展10-11
• 1.1.1 气波制冷机的发展历史10-11
• 1.1.2 国内气波制冷机的数值模拟研究成果11
• 1.2 气波制冷机的分类及工作原理11-16
• 1.2.1 气波制冷机的分类11-14
• 1.2.2 气波制冷机的工作原理14-16
• 1.3 气波制冷机的应用16-20
• 1.4 课题背景和工作重点20-23
• 1.4.1 课题相关背景与意义20-21
• 1.4.2 工作重点21-23
• 2 旋转式气波制冷机的制冷机理分析23-36
• 2.1 气波制冷机的宏观制冷分析23-24
• 2.1.1 膨胀制冷的热力过程23-24
• 2.1.2 等熵制冷效率24
• 2.2 内部流动分析24-33
• 2.2.1 喷嘴内气体流动状况分析24-25
• 2.2.2 振荡管内激波的产生及特点25-30
• 2.2.3 膨胀波的产生与特点30-31
• 2.2.4 激波的反射31-33
• 2.3 振荡管的理想波形33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 单通道射气过程的数值模拟研究36-53
• 3.1 计算模型的建立36-40
• 3.1.1 几何模型建立36-38
• 3.1.2 网格划分及边界条件38-39
• 3.1.3 网格的无关性检验39-40
• 3.2 数值计算方法及求解器参数的给定40-46
• 3.2.1 控制方程组40-41
• 3.2.2 湍流模型41-45
• 3.2.3 求解器参数的给定45-46
• 3.3 振荡管的入射损失46-51
• 3.3.1 压缩波的产生及扩展46-48
• 3.3.2 强漩涡的产生48-49
• 3.3.3 冷热气的掺混49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 不同结构振荡管模拟分析53-65
• 4.1 计算模型的建立53-54
• 4.2 流动分析54-58
• 4.3 入口损失对比58-61
• 4.3.1 漩涡的损失58-60
• 4.3.2 入口压力损失对比60-61
• 4.4 制冷能力对比61-64
• 4.4.1 管内激波强度对比分析61-62
• 4.4.2 管内接触面的运动对比分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 5 气波制冷机整机分析65-77
• 5.1 气波机计算模型的建立65-68
• 5.1.1 几何模型的建立65-66
• 5.1.2 网格划分及边界条件66-67
• 5.1.3 求解器参数的设定67-68
• 5.2 整机内部波系运动分析68-71
• 5.2.1 管内激波的运动状态68-71
• 5.2.2 接触面运动分析71
• 5.3 整机效率分析71-75
• 5.3.1 泄漏分析71-73
• 5.3.2 整机制冷效率对比分析73-75
• 5.4 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何学良;杜国平;吴吉湘;;直喷式柴油机燃烧压力振荡的研究[J];内燃机学报;1986年03期

2 杜国平,何学良,吴吉湘;柴油机燃烧压力振荡的理论分析[J];内燃机工程;1987年02期

3 罗振群,董会,郜冶;垂直发射装置中压力振荡与温度振荡的相互作用[J];哈尔滨工程大学学报;1997年02期

4 苏万兴;李军伟;张峤;叶青青;王宁飞;;涡脱位置及温度对涡声效应压力振荡影响[J];推进技术;2013年02期

5 杜国平,何学良,吴吉湘;评价柴油机噪声振动的一种新指标[J];内燃机工程;1986年04期

6 武心壮;邱斌斌;种道彤;严俊杰;;单喷嘴蒸汽射流凝结引起的压力振荡研究[J];西安交通大学学报;2014年01期

7 栗保明;再生喷射燃烧过程中高频压力振荡的分析[J];南京理工大学学报;1994年04期

8 苏凌宇;于江飞;刘卫东;;乙醇液滴蒸发过程对压力振荡动态响应的试验研究[J];推进技术;2009年03期

9 于强;冲压发动机突扩型燃烧室压力振荡问题(综述)[J];推进技术;1989年05期

10 余永刚 ,周彦煌 ,曾毓敏;高压瞬态过程压力振荡抑制技术研究[J];科学技术与工程;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 张雨新;万德成;;改进的MPS方法在晃荡问题中的应用[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

2 吴其晔;冯绍华;熊忠;陈骁;李鹏;王建新;巫静安;;线型聚乙烯及其共聚物的挤出畸变、壁滑和压力振荡[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王亮宽;再生式液体发射药火炮压力振荡机理及抑制措施研究[D];南京理工大学;2007年

2 胡大鹏;压力振荡管流动和热效应的研究[D];大连理工大学;2009年

3 赵文静;压力振荡管流动及引射性能研究[D];大连理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 徐思远;压力振荡管内非平衡凝结特性研究[D];大连理工大学;2015年

2 刘胜;压力振荡管深度膨胀机理分析[D];大连理工大学;2016年

3 武博文;压力振荡管的截面结构优化[D];大连理工大学;2016年

，

本文编号：623484