新型雙路渦流管的性能研究.pdf

1、渦流管是一種能量分離裝置，它可以將高壓氣體分離成冷熱兩股氣流。目前已在科學(xué)研究和工業(yè)等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用；然而由于其效率低、制冷量小等缺點(diǎn)制約了其更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，到目前為止，人們對(duì)渦流管的研究多集中在單管渦流管的特性研究，對(duì)直管雙路渦流管的研究還未有涉及。本文主要從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面研究雙路渦流管的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)特性，為提高渦流管的制冷效應(yīng)，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容如下： ⑴結(jié)合單管渦流管在實(shí)驗(yàn)過程中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和

2、方法，確定了雙路渦流管數(shù)值模擬的三維幾何模型。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用Fluent流體數(shù)值模擬軟件對(duì)雙路渦流管的內(nèi)部場(chǎng)進(jìn)行研究，獲得了其內(nèi)部氣體強(qiáng)旋流流動(dòng)的全貌；同時(shí)分別對(duì)雙路渦流管內(nèi)的切向速度、軸向速度、徑向速度、總溫和靜溫分布做了分析；通過對(duì)切向速度、軸向速度、總溫、靜溫與Bruun和Gao的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了量綱分析，驗(yàn)證了雙路渦流管數(shù)值模擬的正確性。 ⑵數(shù)值模擬分析了主進(jìn)氣壓力、附加回路進(jìn)氣壓力、冷流率、熱端管長(zhǎng)度、附加回路進(jìn)氣開口

3、大小等方面對(duì)雙路渦流管性能的影響，并與單管逆流型渦流管的性能進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)主進(jìn)氣壓力、附加回路進(jìn)氣壓力、冷流率、熱端管長(zhǎng)、附加回路進(jìn)氣開口等對(duì)雙路渦流管制冷效應(yīng)的影響比較大。 ⑶結(jié)合仿真分析時(shí)的幾何模型和經(jīng)驗(yàn)值完成了雙路渦流管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并搭建了雙路渦流管性能研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)研究了主進(jìn)氣壓力、附加回路進(jìn)氣壓力、冷流率、附加回路進(jìn)氣開口、封閉附加回路進(jìn)氣開口等五個(gè)方面對(duì)雙路渦流管性能的影響，得到了各參數(shù)對(duì)雙路渦流管性能的影響趨勢(shì)