涡流管制冷试验分析

通过大量试验并结合分为三种流动情况,外旋流压缩,中间分界面,内旋流膨胀过程.内旋流膨胀是涡流管制冷的原因,而热管的热传递是涡流管主要的能量.     

基于FLUENT的涡流管内部场的数值模拟及旋流流动分析

以R41为工质对涡流管进行数值模拟,在最佳冷流率下分析了涡流管内部压力场、温度场以及流场的分布规律。模拟结果表明涡流管内部呈现明显的压力梯度和温度梯度及三维旋流流动状态,随着轴向距离的增加轴心区域压力逐渐增加而外缘区域压力逐渐减小,二者在轴向距离为60 mm后逐渐稳定为2.57 MPa;温度随着轴向距离的增加而增加,当轴向距离增加到50～60 mm时温度逐渐稳定在301 K左右;轴向速度方向存在明显的改变,并且随着轴向距离的增加转变程度逐渐降低,径向位置上随着压力差ΔP的增加轴向方向逐渐呈现逆流状态;切向速度随着轴向距离的增加逐渐减小,不同径向位置上切向速度随着压力的增加而增加。     

小管径涡流管三维数值模拟及热力学过程分析

为了探究小管径涡流管的工作机制,建立了其内流场的三维数值计算模型,并采用Standard k-ε湍流模型进行了数值模拟。根据数值计算所得结果,结合工质的流动特点,将其内部流动过程分为三个特征区域,分析各区域所得相关物理量的分布情况,给出了小管径涡流管工作过程中工质的热力学变化过程,同时通过对比实验和模拟所得的出入口数据,验证了所用数值模拟方法的可行性。以此对小管径涡流管工质及温度的分离现象做出一定解释。     

涡流管内三维强旋流流场数值模拟

根据流体在涡流管内流动的强旋流特点,建立涡流管内流体流动的三维物理模型,采用计算流体力学中Realizable κ-ε模型对涡流管内流动进行数值模拟,得到切向、轴向与径向流速的分布规律,并对涡流管内部流场的循环流特性进行详细分析.在此基础上,利用量纲一分析方法将数值结果与前人的实测结果加以比较,在一定程度上验证了模拟结果的精确性.数值结果表明,涡流管内的流体流动呈现出复杂的三维流动状态,从旋涡的角度来看,有准自由涡与准强制涡的组合运动;从轴向与切向运动的合成而言,有外旋流与内旋流之分;从径向与切向的综合流动分析,则有所谓的螺旋流存在;就径向与轴向运动的合成而言,则有循环涡流的存在;轴向流速包络面是内外旋气流的分界面,内外旋气流以循环涡流的形式通过轴向零速包络面不断进行传热传质交换.     

涡流管技术研究与进展

从涡流管结构参数对涡流管性能影响、涡流管热物理参数对涡流管性能影响、涡流管内部流动特性的研究及数值模拟、新型涡流管及双级多级涡流管和气液两相涡流管以及涡流管应用研究等五方面阐述了涡流管的研究现状及进展.     

涡流管的三维数值模拟及其实验研究

涡流管是一种没有任何运动部件的简单的能量分离装置,它能够将高压气体分离为温度不同冷热两股气流。对涡流管的性能的影响因素很多,例如进气压力,进气口的温度,长径比,冷流率以及涡流管的结构参数等。为了研究不同因素对涡流管性能的影响,以达到提高涡流管的效率的目的。用三维数值模拟的方法和实验相结合,主要研究进气口压力和冷流率的变化对涡流管的性能的影响。结果表明随着进气口压力的增加,涡流管的效率不断增加;同时当冷流率在(0.6~0.7)范围时,此时的冷却效率有最大值。     

涡流管内温度分布试验研究

涡流管内气体能量分离过程的突出表现是温度沿轴向、径向的分布,因而获得管内温度场分布是揭示涡流管内气体能量分离物理机制的首要问题和关键问题.根据管内三维强旋转流场特点,设计涡流管测温方案,利用自制微型热电偶对其内部温度场进行试验测量,获得了不同冷气流率条件下的温度场分布特性.研究表明:所制作的微型热电偶能够满足试验要求,试验结果能够很好地反映涡流管内温度场的分布规律,从而为进一步深入研究涡流管的能量分离机理创造条件.     

涡流管制冷的实验研究

通过对一涡流管制冷装置的实验研究，获得了涡流管制冷性能和入口气流状态，涡流室形状间的关系，提出了深入研究的方向。     

喷嘴流道数对涡流管能量分离特性影响的研究

以压缩空气为工作介质,对涡流管能量分离特性进行了实验研究,获得了涡流管制冷、制热效应随喷嘴流道数、冷端流率之间的关系,研究结果表明,喷嘴流道数越多,涡流管的制冷越好,且获得最大制冷效应时的冷端流率有增大的趋势;喷嘴流道数对涡流管制热效应的影响没有对制冷效应的影响明显.     

压力对涡流管性能影响的实验研究

采用自行设计的涡流管，并以空气作为工作介质，通过实验研究了在保持膨胀比不变的情况下，不同进口压力对涡流管性能的影响。实验结果表明：对于常温涡流管，在较小的膨胀比下，进口压力的改变对涡流管的制冷性能没有显著的影响；随着膨胀比的增加，进口压力的改变对涡流管制冷性能的影响也变得越来越显著。膨胀比为3时，进口压力的增加基本不影响涡流管的制冷性能，而膨胀比为6时，随着进口压力的增加，涡流管的制冷性能显著提高。     

涡流管类比逆流换热器方法的研究

结合Scheper，Lewins和Bejan的理论模型，对涡流管类比逆流换热器模型进行了深入地分析，得出了冷流分量对温度分离效应的函数关系式，为了解涡流管机理和实验中强化涡流管温度分离效应提供了理论依据。     

基于有限元的阀组件单级散热模块数值分析

简述了阀组件单级散热模块的外部模型、内部水路的物理模型和电子元件的分布。在理论计算分析的基础上,采用有限元的方法进行数值模拟,从而得到不同流速下的流阻和热阻,分析得到最佳冷却流速。借助有限元流体分析软件,得到了阀组件的温度场和流场,分析结果能够较真实地反映出散热模块的温度分布梯度、内部流场的温度梯度以及压力损失梯度。研究结果不仅为后续多级散热模块串联提供了理论基础,而且对散热器的设计和优化具有一定的指导意义。     

小流量涡流管热端加湿制冷系统实验研究

针对一种小流量涡流管加湿制冷系统进行了实验研究，得出了涡流管制冷系统不同入口压力下无加湿系统和有加湿系统的绝热效率曲线，指出也需要解决的关键技术问题。实验表明，有加湿系统可以大大提高涡流管的绝热效率。     

基于AT89C52单片机的涡流管控制系统

介绍了基于AT89C52单片机的涡流管控制系统的设计，包括系统硬件和软件的设计。在系统中，对单片机编程实现了四相步进电机的转向及定位控制，再由步进电机驱动涡流管热端阀改变其开度，从而达到控制涡流管冷流率及出口温度的目的。     

管材拉弯工艺及数值模拟分析

拉弯是管材弯曲成形的重要工艺方法,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺参数下的管材拉弯成形过程进行了数值模拟,通过改变相对弯曲半径R/D和相对弯曲厚度t/D,分析了拉弯工艺参数对成形过程的影响。研究结果表明:通过增大相对弯曲半径R/D或增大相对弯曲厚度t/D,降低弯曲件的等效应力,可以有效控制弯曲件壁厚的变化,有助于提高管材拉弯成形的质量。     

立式轴流泵装置流道内部流动特性及消涡试验

采用数值计算和高速摄影技术研究分析了立式轴流泵装置的箱涵式进水流道水力特性,数值预测的附底涡与高速摄影捕捉到的附底涡均发生于喇叭管正下方,各工况时附底涡的运动轨迹较为一致,表明了数值计算的有效性。相比无消涡锥的进水流道,有消涡锥时进水流道出口断面的轴向速度分布均匀度平均提高了0.423%,速度加权平均角平均提高0.397°。设计的复合型消涡短锥可消除各工况运行时箱型进水流道附底区的涡带,提高泵装置运行的安全可靠性。对于箱涵式进水流道,为保证泵装置的安全稳定运行,需在流道附底区设置消涡装置。     

新型太阳能吸收式制冷系统涡旋发生器内流体流动特性的数值模拟

对圆柱形和圆锥形太阳能吸收式制冷系统涡旋发生器内流体流动特性进行了数值模拟.运用FLUEN软件分析了流体分别在长径比为1(H/D=1)和圆锥角α=20°的圆柱体和圆锥体内,入口速度为30m/s时的切向速度和压降分布情况.研究结果表明,流体通过旋转运动,在圆锥形涡旋发生器中产生的切向速度和压降均大于圆柱形涡旋发生器,有效地降低了发生器中流体的蒸发温度,产生更多的用于吸收式制冷循环的水蒸气.     

旋进旋涡流量计旋涡进动效应的数值模拟研究

使用数值计算的方法建立了旋进旋涡流量计旋涡进动效应数值模拟数学模型，应用FLUENT软件分析了旋涡进动效应流场演变情况，并通过与实验结果的对比分析了数值模拟结果，讨论了仿真误差产生的原因。