引射器内超临界CO2两相流动的数值模拟

对引射器内超临界CO_2两相流动进行了数值模拟研究。与已有实验数据对比验证了所建CFD模型的准确性,然后分析了引射器内速度、压力、体积分数的分布规律及主喷嘴扩散角对引射器性能的影响。结果表明:主流体从主喷嘴进入后压力降低,速度迅速增加,主喷嘴出口处速度达到最大值约为168 m/s,流体相变的起点在喉口附近;在混合室内两种流体混合,压力和速度先呈现出阶跃变化,而后趋于平稳,最后在扩散室内流体速度减小,压力增加;主喷嘴的最佳扩散角为6°左右,引射系数最高可达0.83。     

可调式引射器内CO2跨临界流动的数值模拟

目前以CO_2为工质的可调节式引射器内部两相流研究较少,故对内部制冷工质的具体流动情况和相变规律具有进一步研究的意义。对关键尺寸参数相同的固定式引射器和可调节式引射器内CO_2制冷剂跨临界两相流动进行了数值模拟分析,对引射器内部和喉口局部的压力、速度和气体体积分数分布规律进行了比较,还分析了喷针有效长度对可调节式引射器的主喷嘴流量和引射器性能的影响。研究结果表明:两种引射器内部制冷剂压力、速度和气体体积分数变化趋势基本相同,工质均在喉口前发生了相变。相比于固定式引射器,可调节式引射器主喷嘴压降增加了69.9%,喉口速度增加了8.2%,气体体积分数增加了2.4%;喷针有效长度调节范围为0-0.8 mm时,相比于固定式引射器,主喷嘴流量减小了0.8%—8.4%,引射系数提高了7%—25.7%。     

螺旋拉胀纱线动态拉伸行为的数值模拟

螺旋拉胀纱线是由高模量纱线螺旋式包缠低模量纱线所形成的复合纱线,在纵向拉伸下呈现沿横向膨胀的负泊松比现象。为揭示其抗冲击机理,基于有限元模拟,开展了螺旋拉胀纱线的动态拉伸行为研究,发现在螺旋拉胀纱线中存在着分别由包缠纱和芯纱所主导的一快和一慢两个应力波,且在两个波阵面之间横向变形和Mises应力均随时间和空间周期性变化。给出了双波波速随加载速度和摩擦系数的变化规律,并结合等效模量的概念进行了定性讨论。模拟结果还显示,螺旋拉胀纱线中内能与动能基本相等,且摩擦对能量吸收有重要贡献。     

两段式喷嘴引射器制冷循环系统性能的实验研究

使用两段式喷嘴的引射器可以将喷嘴中较大的制冷剂液滴破碎,从而有效提高两相流引射器及制冷系统的效率。以R134a为工质,对采用两段式喷嘴引射器的两相流引射制冷系统进行了实验研究,重点分析了固定工况下喷嘴的几何尺寸对引射比及系统性能的影响。结果表明,随着引射器喷嘴第一喉部面积的增加,其引射比逐渐增大,系统COP整体上呈上升趋势;随着引射器喷嘴第二喉部面积的增加,引射比也逐渐增大,而系统COP先升高后降低,在第二喉部面积为2.83mm2时达到最大值;较小的第一段喷嘴扩张角可显著提高引射器的引射比。     

可调式引射器对两相流引射制冷循环系统性的影响

在两相流引射制冷循环中,采用引射器来代替膨胀阀,回收节流过程中的膨胀功。采用可调式喷嘴引射器,通过调节喷针的位置调节引射器喷嘴出口的流通截面积来改变工作流体的流量。对以R134a为工质的两相流引射制冷循环系统进行实验研究并对引射器内部的流动进行数值模拟,分析喷嘴喉部截面积和扩张角对R134a两相流引射制冷系统性能的影响。模拟结果和实验结果均表明:在定工况条件下,引射器的引射比随喷嘴喉部截面积的增大而升高,而随喷嘴扩张角的增大先升高后减小,在喷嘴扩张角为3°时取得最大值。系统的COP随喷嘴喉部截面积的增大先升高后减小,在喷嘴喉部截面积为2.84mm2时,系统COP取得最大值。     

旁通型喷嘴喷射器的环隙结构对性能的影响

对一种新型带旁通喷嘴的喷射器的性能进行了实验研究,分析了旁通喷嘴结构对喷射器引射特性的影响规律,结果表明:当喷射器处于临界模式下,旁通型喷嘴喷射器的引射性能要优于常规喷射器。环隙空腔间隙和第二喉部直径对引射性能的影响是非线性的。当环隙空腔间隙较小时,引射性能随着第二喉部直径的增大而提高;增大环隙空腔间隙后最优第二喉部直径将会减小。     

中心体喷嘴自由水射流的波动与能量分布特性

在15 MPa射流压力条件下,对一中心体喷嘴进行自由水射流实验.用高速数码摄像技术捕捉喷嘴出口附近的瞬态流束界面波动特征;用相位多普勒粒子分析技术(PDPA)测量充分发展的射流场中的平均速度、均方根速度及液滴粒径分布.研究表明,中心体喷嘴射流流束的界面波动明显,远离喷嘴出口,流束界面波动频率降低,但波动幅值增大;射流轴...     

自激脉冲射流喷嘴参数对装置能耗影响分析

为揭示喷嘴各参数变化对低压大流量自激振荡脉冲射流装置能耗的影响,本文借助数值模拟的方式,对自激振荡脉冲射流喷嘴的能耗问题进行了探讨,根据各结构参数和运行参数变化对腔内速度矢量场、腔内空化区形状即压力场、以及脉冲射流频率影响的分析结果,得到了如下论断:在合适的工况下,上喷嘴入口速度的降低将同比例降低下喷嘴出口的能量输出,上喷嘴压力提高与下喷嘴射流动能的增加成三倍关系.经过与试验结果对照,验证了这一结论,这一结果对于优化设计自激振荡脉冲射流喷嘴,指导自激喷嘴工业化设计具有重要的价值.     

不同喷嘴组合超高压射流破岩钻进特性分析

本文对不同喷嘴组合方式时超高压射流井底流场特性进行数值模拟.根据得出的井底流场的速度矢量图和井底压力分布图,分析超高压钻头喷嘴组合形式对流场结构及钻进效果的影响.结果表明,三个垂直的边喷嘴组合破岩效率较高,但清洗井底效果不佳,冲蚀井壁严重;中心加-个喷嘴可解决清洗井底及冲蚀井壁的问题,但要求高压流体排量增加;两个垂直边喷嘴与-个中心倾斜喷嘴的组合及-个垂直边喷嘴和-个中心倾斜喷嘴的组合流场结构对钻进较为有利.     

等压混合引射器设计与实验研究

 采用1维处理方法，建立了便于设计人员使用的等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法，并详细分析了等压混合引射器各主要参数对性能的影响。该分析方法基于气体焓的变化，因此可应用于各种引射气体与被引射气体。为了控制尺寸，还首次将多喷嘴引射方式与等压混合结合起来。实验结果验证了等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法的可靠性以及多喷嘴引射方式应用于等压混合引射器的可行性。