气液喷射器内两相过程的机理及数值模拟研究
随着空调制冷系统在日常生活以及工业生产中的广泛使用，传统制冷循环带来的能源消耗量大、环境污染严重等问题越发突出，因此对于新型制冷循环的研究成为近年来学术探讨的热点。由于可以利用低温热源驱动，并且本身结构简单、运行可靠，喷射式制冷系统得到国内外众多学者的关注。
本文针对应用于喷射式制冷循环中的气液喷射器进行分析研究，通过使用数值模拟的方法着重对混合室内部气、液两相流场的分布和特点进行探讨。本文的主要研究工作包括：
(1)在对气液喷射器内制冷剂的工作过程进行理论分析的基础上，结合Menegay的研究成果，针对混合室内气、液两相流体的流动过程建立数学模型、物理模型，编制程序进行数值计算。采用HFC-134A作为制冷工质，以两流体数值模型为基础，建立抛物线型守恒方程作为编程计算的基本方程。应用二维Prandtl混合长度模型描述流体流动过程中的湍流现象，引入相间滑移模型模拟两相之间的相互作用。最后利用控制容积积分法建立离散方程，使用Thomas运算法则进行迭代计算，完成数值模拟。
(2)对程序输出的计算结果进行后处理，使用由VisualBasic编制的绘图程序以及MicrosoftExcel将两相流体的压力、速度、含气率等重要参数分别绘制成等值分布图和曲线分布图，用于分析探讨混合室内流场的分布情况。结果表明，流体之间的相互作用，包括质量、动量交换，主要发生在混合室的入口段。在这段区域内，喷射流体与引射流体处于明显的热力学不平衡状态，喷射流体中形成“混合边界层”，流体的压力、速度、含气率等状态参数的变化很快。而进入到混合室的中后段，混合边界层将消失，两相流体的流动趋于稳定，状态参数基本不再发生变化。在喷射流体与引射流体混合的整个过程中，始终伴随着蒸发现象发生。
(3)在对混合室内两相流体的流动过程进行数值模拟研究的基础上，改变数值模拟中所使用的几何结构参数及入口边界条件进行计算。通过分析得到的各参数的无量纲值，探讨不同运行条件下混合室内两相流场的分布情况。当驱动喷嘴出口半径(RRATIO)增大或者引射蒸汽流速(URATIO)提高时，混合室内流体的轴向压力将升高；而当驱动喷嘴出口流体的滑移率(SLIPMN)增大时，混合室内流体的压力将下降。
气液喷射器;两相流;数值模拟;喷射式制冷循环
大连理工大学
硕士
热能工程
张博
2006
中文
TB657;TB61
113
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）