压力振荡管深度膨胀机理分析

发布时间：2017-07-16 03:20

  本文关键词：压力振荡管深度膨胀机理分析

  更多相关文章： 压力振荡管 深度膨胀 增压 制冷 非定常流动

【摘要】：在压力振荡管工作过程中,高压气体间歇性地射入管内进行膨胀。压力振荡管内出现气体膨胀后压力低于背压的现象,称为气体深度膨胀现象。深度膨胀的程度是以膨胀深度衡量的。研究压力振荡管深度膨胀机理对于提高压力振荡管制冷和增压性能具有十分重要的意义和价值。本文采用理论分析,数值计算与实验相结合的方法,对压力振荡管深度膨胀机理展开研究,研究结果和结论如下：(1)对压力振荡管内膨胀特性理论进行分析,研究表明：通过改变压力振荡管两端边界条件可以达到控制管内压力波类型的目的；通过匹配管两端边界条件以构建管内相关波系实现压力振荡管增压或制冷功能。(2)通过数值的方法对压力振荡管与高压喷嘴接通过程中深度膨胀规律进行研究,研究结果表明,当平移速度不变时,管内射入气体质量随高压喷嘴宽度呈线性变化；接触面在压力振荡管内运动距离与高压喷嘴宽度呈幂函数变化关系,且幂指数小于1；膨胀深度随高压喷嘴宽度变化曲线呈上凸趋势,高压喷嘴存在最优宽度；高压喷嘴最优宽度与平移速度关系为Bh*=34.3vup-1.5,0.087vup0.15,相关系数R2=0.99；膨胀深度随着膨胀比的增加而加深。膨胀深度越深,入射激波越强。(3)采用数值的方法研究压力波对深度膨胀影响,结果表明,造成影响的压力波主要为：反射激波、反射膨胀波和反向压缩波,其中反射激波和反向压缩波带来不利的影响。这些压力波的类型受压力振荡管和中压喷嘴匹配关系影响。在中压喷嘴中加入消波器后可以有效降低反向压缩波的强度,削弱反向压缩波对膨胀深度的影响。消波器排气通道的宽度是影响消波器性能的重要因素,主排气通道宽度为0.8倍到1.4倍压力振荡管宽度,副排气通道宽度为0.4倍压力振荡管宽度为最优尺寸。(4)搭建实验平台,研究不同操作参数下深度膨胀的变化规律,实验结果如下：通过压力振荡管单管实验平台验证了在压力振荡管与高压喷嘴闭合后,管内存在深度膨胀的现象；极值频率下膨胀深度较非极值频率下具有更大的膨胀深度深；由压力振荡管式增压机实验得知；膨胀深度随压比增加表现为逐渐增强的变化；偏转距离的改变会使得膨胀深度呈现上凸变化,说明存在最优偏转距离；通过对比实验结果与一维程序计算结果,两者变化趋势相同,相对误差在15%以下。
【关键词】：压力振荡管 深度膨胀 增压 制冷 非定常流动
【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】：TQ051.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-28
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 气体压力能的利用技术11-18
• 1.2.1 间接式压力能利用技术11-13
• 1.2.2 直接式压力能利用技术13-18
• 1.3 压力波增压技术和压力波制冷技术18-27
• 1.3.1 压力波增压技术的发展18-23
• 1.3.2 压力波制冷技术的发展23-27
• 1.4 研究内容27-28
• 2 压力振荡管内膨胀特性理论分析28-43
• 2.1 波动理论28-32
• 2.1.1 激波的形成29-30
• 2.1.2 膨胀波的形成30
• 2.1.3 激波和膨胀波其他形成方式30-32
• 2.2 气体动力学方程32-38
• 2.2.1 运动正激波前后的参数关系32-33
• 2.2.2 激波的开口边界和固壁边界反射33-35
• 2.2.3 膨胀波前后的参数关系35-37
• 2.2.4 膨胀波的开口反射和固壁反射37-38
• 2.3 压力振荡管增压机波图、工作原理及性能评价38-40
• 2.3.1 压力振荡管增压机的理想波图和工作原理38-39
• 2.3.2 压力振荡管增压机的性能评价39-40
• 2.4 压力振荡管制冷机波图、工作原理及性能评价40-41
• 2.4.1 压力振荡管制冷机的波图和工作原理40-41
• 2.4.2 压力振荡管制冷机的性能评价41
• 2.5 深度膨胀现象41-42
• 2.6 小结42-43
• 3 压力振荡管内深度膨胀数值分析43-57
• 3.1 压力振荡管计算模型及边界条件43-44
• 3.2 数值方法与模型验证44-49
• 3.2.1 控制方程组44-45
• 3.2.2 湍流模型45-47
• 3.2.3 控制方程的离散47
• 3.2.4 数值模型验证47-49
• 3.2.5 网格独立性验证49
• 3.3 模拟结果及分析49-56
• 3.3.1 高压喷嘴射气质量流量的变化规律50-51
• 3.3.2 管内气体质量随高压喷嘴宽度的变化规律51-52
• 3.3.3 接触面随高压喷嘴宽度的变化规律52-53
• 3.3.4 膨胀深度随高压喷嘴宽度的变化规律53-54
• 3.3.5 高压喷嘴宽度与平移速度的关系54
• 3.3.6 不同膨胀比下膨胀深度的变化规律54-55
• 3.3.7 膨胀深度对激波强度的影响55-56
• 3.4 小结56-57
• 4. 压力波对压力振荡管内膨胀深度的影响57-70
• 4.1 压力振荡管整机计算模型57-59
• 4.1.1 数值计算模型57-58
• 4.1.2 控制方程组及其离散58-59
• 4.2 反射激波对膨胀深度的影响59-60
• 4.2.1 压力振荡管内反射激波形成59
• 4.2.2 反射激波对膨胀区的影响59-60
• 4.2.3 消除反射激波的措施60
• 4.3 反射膨胀波对深度膨胀的影响60
• 4.3.1 反射膨胀波的形成60
• 4.3.2 反射膨胀波对膨胀区的影响60
• 4.4 反向压缩波对深度膨胀的影响60-69
• 4.4.1 反向压缩波的形成机理及危害60-63
• 4.4.2 消波器削弱反向压缩波的机理研究63-69
• 4.5 小结69-70
• 5 压力振荡管内深度膨胀的实验研究70-79
• 5.1 压力振荡管内深度膨胀的实验系统70-74
• 5.1.1 压力振荡管内深度膨胀的实验流程70-71
• 5.1.2 实验测试平台和附属系统71-73
• 5.1.3 压力传感器的标定73-74
• 5.2 实验结果与讨论74-78
• 5.2.1 射流频率对膨胀深度的影响74-75
• 5.2.2 压比对膨胀深度的影响75-76
• 5.2.3 偏转距离对膨胀深度的影响76-78
• 5.2.4 实验结果与一维程序计算结果对比78
• 5.3 小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-86
• 附录A 计算源程序86-89
• 附录B 主要符号说明89-91
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况91-92
• 致谢92-93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 安鹏;李鹏;张娜;吴其晔;;共混对HDPE熔体高速挤出压力振荡现象的影响[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2008年03期

2 武心壮;邱健;郭丹丹;邱斌斌;严俊杰;;蒸汽射流压力振荡主频研究[J];化工进展;2014年10期

3 邱斌斌;赵全斌;赵伟月;严俊杰;刘继平;;蒸汽射流压力振荡主频分析及强度特性[J];化工学报;2014年S1期

4 ;[J];;年期

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：546912