CO_2跨临界循环中绝热毛细管数值模拟计算与分析

前期通过搭建试验台,分析了二氧化碳跨临界循环中毛细管的节流特性,并运用无量纲分析法计算出了毛细管质量流量无量纲试验关联式,经可靠性分析发现该关联式优于diogo的关联式。若超出考虑的范围时,该关联式模型可能产生较大的误差。由此,利用微元分割法,设计VB程序对毛细管长度和流量进行数值计算,将计算结果与前期试验测试结果和文献值做比较。在流量计算方面:95%的计算值与前期试验值的偏差在10%以内,与文献试验值的偏差全部在10%以内。在长度计算方面,90%的计算值与前期试验值的偏差在15%以内,75%的长度计算值与文献试验值的偏差在15%以内;在偏差分布方面:流量计算值与前期试验值和文献试验值,均有95%以上的流量计算值与试验值的偏差在10%以内。最后利用该计算程序,在标准工况下对毛细管尺寸进行数值计算,绘制成毛细管选型图。     

毛细管计算

对小型制冷器具中毛细管的使用情况进行了分析,并对制冷剂在毛细管中的流动作了理论研究,在此基础上建立了毛细管几何尺寸的计算模型,为毛细管设计提供了计算工具。     

壅塞流动下绝热毛细管长度的近似解析解

为适应毛细管的工程设计要求，在绝热毛细管积分近似模型的基础上，提出壅塞流动下绝热毛细管长度的近似解析解。对流动壅塞的情况，为解决积分近似模型中长度计算需要迭代的问题，通过长度与压力的变化关系，提出了一种直接判别与计算流动壅塞的方法。实例计算表明近似解满足工程精度要求。基于近似解，对绝热毛细管壅塞流动特性进行了理论分析。     

非近轴条件下无损测量毛细管管壁折射率

提出了一种简便和精确地计算毛细管管壁折射率的方法,该计算方法可在实际非近轴情况下减小图像球差和景深对测量结果的影响.用两种已知折射率的标准液体分别注入待测毛细管内,测量出平行光经其会聚后的焦距差;结合毛细管管壁折射率与焦距的理论公式,计算出毛细管的管壁折射率.结果表明:在合适的毛细管内外径范围内,可以保证管壁折射率在1.51以下时测量准确度优于0.003.对计算方法的分析表明,选取两种低折射率或高折射率液体作为标准液体进行计算可以提高测量准确度.该方法计算过程简单,对毛细管管壁折射率的测量精度满足一般科研实验对毛细管管壁折射率的要求.     

制冷系统毛细管尺寸计算模型及应用

对制冷系统中毛细管与装置的最佳性能匹配进行了分析，提出了用人工神经网络方法预测毛细管最佳匹配尺寸的计算模型。通过实验数据训练后的旺网络计算模型的考核结果表明，用人工神经网络进行毛细管尺寸计算是可行的，具有较高精度。     

转轮除湿新风与毛细管辐射供冷联合运行试验研究

为解决毛细管辐射空调在夏季运行时出现结露现象的问题,提出转轮除湿新风与毛细管辐射空调系统联合供冷运行方案,并进行了相关设计计算和试验测试。运行结果表明:毛细管回水温度为18℃,单独运行毛细管辐射系统时,室内毛细管壁及地面有结露现象且房间内垂直方向有明显温度梯度;转轮除湿新风与毛细管辐射空调联合运行时,室内空气温度为24℃左右,相对湿度为62%左右,试验全程未出现结露现象,有效改善室内空气品质及舒适性。     

用数值方法分析绝热毛细管的流量特性

根据均相流假设，用两相流基本方程建立了毛细管的数学模型，采用一种快速、有效的计算方法对绝热毛细管的流量特性进行数值模拟，并把计算结果与实验数据进行了对比分析。     

CO_2跨临界循环中绝热毛细管性能试验研究

搭建了CO2跨临界循环毛细管性能试验台,通过控制变量法,分析了毛细管尺寸(管径、长度)和系统运行工况(入口压力、入口温度)等参数对毛细管质量流量的影响趋势和程度,而且发现:即使在非临界流的情况下,蒸发压力对质量流量的影响也很小。运用量纲分析法计算出了毛细管质量流量无量纲试验关联式:根据毛细管出口压力、入口温度、管径和长度可计算出毛细管CO2质量流量,并对该方程的可靠性进行了分析。结果表明:95%的预测值和试验值偏差维持在了±10%以内。     

透明毛细管管壁折射率的无损测量

介绍了一种无损测量透明毛细管管壁折射率的方法。该方法利用平行光经过装有不同已知折射率标准液体的毛细管后会聚焦点位置不同的原理,通过CCD对会聚焦点位置成像后的图像进行判断,计算出毛细管外轮廓位置和焦距,进而计算出毛细管管壁的折射率,其测量精度可达0.005。分析了毛细管内外径对管壁折射率测量的影响,结果表明,管壁越厚,测量精度越高;同时对毛细管管壁折射率灵敏度和成像系统的景深值进行了计算和比较,结果显示,标准液体折射率越低,标定精度越高。该方法使用设备简单,操作方便,便于对图像观察和识别,实现了对毛细管管壁折射率的无损精确测量。     

绝热毛细管长度的设计计算

分析了毛细管内制冷剂的流动过程,运用两相流动的均相流模型建立了绝热毛细管的数学模型,开发了毛细管长度的计算程序,该程序对新工质制冷系统毛细管的设计具有一定的参考价值。     

用于纳米气溶胶质谱仪的毛细管进样接口传输特性研究

采用自制的X射线离子诱导成核纳米颗粒物生成装置,通过纳米扫描迁移率颗粒物粒径谱仪（Nano-SMPS）测量纳米颗粒物通过毛细管之前、之后的粒谱分布,获得了纳米颗粒物穿透率随毛细管的内径、长度及进样流量的变化曲线,并对纳米颗粒物在毛细管中的传输损耗进行实验探究。同时,结合气溶胶颗粒物传输沉积模型,对纳米颗粒物的穿透率进行理论计算,并与实验测量值进行比较和讨论。结果表明,对于粒径小于10 nm的纳米颗粒物,受布朗运动等因素的影响,其穿透率与毛细管的尺寸及进样流量有较强的相关性。此外,采用毛细管进样接口结合激光电离气溶胶飞行时间质谱仪对部分纳米颗粒物的化学成分进行检测,获得了初步的实验结果。     

冰箱毛细管用串联式抗性消声器的结构设计和性能研究

提出一种在毛细管上添加串联式抗性消声器的降噪方案,给出了该消声器的设计方法和结构参数。通过理论计算和声学仿真对消声器进行了消声性能的理论分析,结果表明消声器能有针对性的消除冰箱毛细管中产生的特定频率噪声,有利于降低冰箱整体噪声。     

切削液渗透毛细管的动力学模型研究

在对切削液润滑作用及毛细管渗透过程进行理论分析基础上，建立了切削液渗透毛细管的动力学模型，通过对水和蓖麻油两种切削液渗透毛细管过程的理论计算认为，切削液有效润滑作用的必要条件是切削液渗透毛细管并在刀一屑接触区形成润滑层时有时间储备，否则切削液小能充分发挥润滑作用。     

电子膨胀阀与毛细管在变频空调系统中的性能分析

对采用毛细管与电子膨胀阀作节流装置的变频空调系统分别建立了毛细管和电子膨胀阀的数学模型和整个空调系统的仿真模型,用验证过仿真软件系统数值计算,结果表明,在设计工况下,两个系统的性能接近。若偏离设计工况,电子膨胀阀系统的调节特性明显好于毛细管系统。正常工作条件下采用电子膨胀阀的变频空调系统性能平均比采用毛细管的高近10％。若经常处于变化工况下的变频空调系统,采用电子膨胀阀比采用毛细管更节能。     

绝热毛细管近似积分模型的改进

通过毛细管模型可极大地提高制冷装置设计中毛细管选型工作的效率。近似积分模型的提出改进了毛细管模型的计算效率。通过对现有的一种绝热毛细管近似积分模型的分析 ,提出了一种新的改进模型 ,并从理论和试验两方面进行了验证。     

绝热毛细管长度数值计算

根据均相流假设,运用两相流动基本方程建立了绝热毛细管分布参数的稳态数学模型,结合制冷工质HFC-134a基于MH状态方程的热力学性质计算模型,采用新的基团贡献法计算粘度,用熵增判据考虑壅塞流动的影响,进行数值模拟计算确定毛细管长度。对理论计算结果与相关文献的实验数据进行比较,结果吻合得很好,计算精度有所提高。     

带毛细管调节制冷剂流量的翅片管换热器仿真

通过开发已知入口参数计算壅塞特性的毛细管模型,并将其应用到带毛细管的多支路换热器仿真模型中,引入相应的换热器各支路的制冷剂流量分配辅助方程,给出一种适合带毛细管调节制冷剂流量分配的换热器的仿真模型和算法.将仿真过程中各支路上毛细管可能出现的壅塞组合情况归为无毛细管壅塞、部分支路毛细管壅塞和全部支路毛细管都壅塞3种类型并分别进行分析.与试验数据对比表明:所开发的毛细管模型的毛细管流量特性的计算误差在±6%之内,带毛细管调节制冷剂流量的换热器仿真模型的换热和压降仿真误差分别小于±5%、±15%.     

气相色谱-质谱离子源内气体密度的数值分析

利用计算流体力学法,对气相色谱-质谱联用仪电子轰击离子源内的气体分布进行数值分析,计算进样毛细管插入离子源不同深度,以及毛细管不同孔径时离子源内气体的分布状态,并讨论毛细管插入深度以及毛细管孔径对离子源内气体分子密度分布的影响。结果表明,毛细管插入离子源特定深度时,离子源离子化区域密度最大。不同孔径的毛细管对离子源密度影响不大。本工作以气体场理论为基础,分析离子源内气体分布状况,为研究气体密度分布对离子源电离效率的影响提供分析方法。     

最佳刚度下毛细管结构参数对油膜轴承性能影响研究

节流器对油膜轴承性能有至关重要的调节作用,由于毛细管节流器结构的特殊性,毛细管内润滑油的流动必须是层流,否则会对油膜轴承运转造成不良影响。通过建立油膜轴承最佳刚度条件下的毛细管直径与长度数学模型,实现了毛细管结构参数单一化处理。针对不同牌号润滑油,在不同工作温度时,分析了最佳油膜轴承刚度情况下,毛细管取不同结构参数时的雷诺数变化规律。运用MATLAB建模对毛细管雷诺数变化规律进行数值分析,并用FLUENT进行了验证。结果表明,具有较好的一致性,对油膜轴承和毛细管结构设计提供了一定的理论依据。     

玻璃基微纳通道制造与阻值规律研究

玻璃基毛细管加热系统拉制的微纳通道的尖端会有堵塞现象,为了改进微纳通道的制造技术与研究其阻值规律,建立了一套磨针仪与电测系统。首先,用玻璃基毛细管加热系统制备外径1.5~10μm的玻璃基毛细管,通过基于超声电机与振动学原理制造出的磨针仪磨制毛细管的尖端,然后用电测法判断磨制后毛细管尖端是否为通道。对于通道,用插值法拟合函数对内径小于10μm的玻璃基通道的尖端内电阻阻值进行计算,研究电阻和通道尖端内径的相关规律。实验结果表明,该磨针仪成功地磨制出孔内径小于2μm的玻璃基微纳通道,通道内的阻值和通道尖端内径成反比关系。