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气体喷射器的设计及数值模拟研究

作　者: 王红霞
导　师: 李苏泷
学　校: 南京理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 喷射器喷射系数 R134a FLUENT 数值模拟
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 722次
引　用: 15次
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内容摘要

随着经济的高速发展,节能和环保已成为全球范围内的重大课题,利用可再生能源也随之而引起人们的广泛兴趣。太阳能喷射式制冷系统就是利用低品位可再生能源的一种装置,其用喷射器取代了传统蒸汽压缩式制冷系统中的压缩机,喷射器有结构简单、无运动部件,运行维护费用低等特点。但由于喷射器的喷射系数较低,实际应用还很少,喷射器的设计选型也没有统一的标准。因此如何提高喷射器的喷射系数,合理设计喷射器就成为推动喷射式制冷系统发展的关键。本文研究喷射器的结构和运行工况对喷射器性能的影响,旨在提高喷射器的喷射系数,从而提高其应用于喷射制冷系统的效率,为太阳能喷射式制冷系统的研发提供理论依据。本文以Sokolov喷射器设计理论为基础,假设定压混合,辅之以经验公式,得到了喷射器结构设计的一系列模型,利用VB语言编制了喷射器结构的设计程序,并针对某别墅太阳能喷射制冷系统,设计了喷射器结构。由于喷射器内流动复杂,简单的一维计算无法了解其内部流场细节。本文还以FLUENT软件为平台,对制冷剂R134a为工质的喷射器内流动进行了数值模拟,得到了喷射器内压力、速度和温度的分布规律。同时利用数值模拟的灵活性、可重复性、低成本的特点,通过改变工作流体压力、引射流体压力、混合流体压力等工作参数,以及喷嘴面积比、喷嘴距等喷射器几何参数,计算出不同情况下喷射器的喷射系数,通过对结果进行分析,得到了各参数对喷射器性能的影响规律。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 喷射器的研究进展  10-13
  1.3 CFD软件及其在喷射器研究中的应用  13-17
    1.3.1 CFD软件  13-15
    1.3.2 喷射器CFD软件模拟研究进展  15-17
  1.4 本文的主要工作  17-19
2 喷射器设计的基本理论及研究  19-43
  2.1 喷射器概述  19-22
    2.1.1 喷射器的结构及工作原理  19-20
    2.1.2 喷射器主要性能指标  20-21
    2.1.3 太阳能喷射制冷循环  21-22
  2.2 喷射器的设计方法  22-26
    2.2.1 经验系数法  22
    2.2.2 经典热力学法  22-23
    2.2.3 气体动力学函数法  23-26
  2.3 气体喷射器的设计计算  26-41
    2.3.1 气体喷射器的喷射系数计算  26-32
    2.3.2 气体喷射器的结构尺寸的计算  32-35
    2.3.3 制冷工质的物性参数  35-36
    2.3.4 气体喷射器的设计流程  36-37
    2.3.5 工作参数对喷射系数的影响分析  37-39
    2.3.6 气体喷射器的设计实例  39-41
  2.4 本章小结  41-43
3 喷射器流场数值模拟基本原理  43-54
  3.1 控制方程  43-44
  3.2 湍流模型  44-50
    3.2.1 湍流的数值模拟方法  44
    3.2.2 湍流模型  44-47
    3.2.3 近壁处湍流处理  47-50
  3.3 控制方程的离散  50-52
    3.3.1 数值方法  50
    3.3.2 离散格式  50-52
  3.4 控制方程的求解  52-53
  3.5 本章小结  53-54
4 喷射器流场数值模拟  54-61
  4.1 喷射器模型  54-55
    4.1.1 建立模型  54
    4.1.2 网格划分  54-55
  4.2 喷射器模型的求解  55-57
    4.2.1 求解器的选择  55
    4.2.2 边界条件  55-56
    4.2.3 流体的物性  56
    4.2.4 流场的求解  56-57
  4.3 喷射器流场计算结果  57-60
    4.3.1 喷射器内压力场分布  57-58
    4.3.2 喷射器内速度场分布  58-59
    4.3.3 喷射器内温度场分布  59
    4.3.4 喷射器模拟计算结果  59-60
  4.4 本章小结  60-61
5 喷射器流场优化模拟及分析  61-70
  5.1 工作参数对喷射器性能的影响  61-66
    5.1.1 喷射器出口压力对喷射器性能的影响  61-62
    5.1.2 工作流体压力对喷射器性能的影响  62-64
    5.1.3 引射流体压力对喷射器性能的影响  64-66
  5.2 结构参数对喷射器性能的影响  66-69
    5.2.1 喷嘴面积比对喷射器性能的影响  66-67
    5.2.2 喷嘴距对喷射器性能的影响  67-69
  5.3 本章小结  69-70
6 结论和展望  70-72
  6.1 论文总结  70-71
  6.2 展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76

气体喷射器的设计及数值模拟研究

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