双开口振荡管内气波增压性能研究

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双开口压力振荡管式气波机是利用激波和膨胀波在双开口压力振荡管内的运动来实现增压的新型设备,相对于静态的引射器来说,双开口振荡管式气波机具有较高的等熵效率,特别是在膨胀比较小的情况下优势更为明显。  本文首先内部的理论进行分析,然后在理论的基础上,采用内部压力波分析、数值模拟和实验的方法,来对双开口振荡管式气波机进行讨论分析,具体结果如下:  (1)本文在理论研究部分采用一维非定常流动分析的方法,分析双开口振荡管内压力波的形成、传播以及反射等运动规律,对双开口振荡管式气波机的设备结构进行了介绍,通过建立理想波图对双开口振荡管的工作原理进行详细介绍,同时给出了双开口振荡管式气波机的设备性能评价指标。分析了双开口振荡管内分界面的运动规律。  (2)建立二维数值计算模型,并对其进行了模型验证:初始条件的消除,数值模型的实验验证,网格无关性的分析与验证;对双开口振荡管的内部流场进行了简单分析,了解其内部的波系运动,着重分析研究了双开口振荡管的渐开渐闭损失、流动损失对波系的影响,对渐开渐闭损失进行了衡量,并在结构上进行了优化,在双开口振荡管开口处设置缓冲带,角度为6°,有效降低了渐开渐闭带来的损失。  (3)设计了双开口振荡管气波机的实验流程,建立实验系统,通过对工作波图的分析,了解到双开口式气波机的操作参数和结构参数对整体的效率影响较大,故本文的实验部分主要对以上参数进行详细分析研究,得到结论如下:在小膨胀比的情况下,设备的抽射率和等熵效率更高;当固定膨胀比一定的时候,等熵效率的大小会随着高温端口压力的增大呈现先增大后减小的变化趋势,得到最优高温口压力0.125MPa;当固定膨胀比不变,随着转速的不断增加,等熵效率和抽射率均呈现先增加后减小的趋势,得到最优转速30Hz;等熵效率和抽射率随着高压端口宽度、偏转距离、高温端口宽度和固壁宽度的增加而呈现先增加后减小的趋势,得出了一组最优参数:高压端口宽度47.6mm、偏转距离65mm、高温端口宽度55.2mm、固壁宽度126.2mm。  (4)由于管内非平衡热力学过程比较复杂,理论研究尚未完善,本文分析研究带液运行问题对双开口振荡管增压性能的影响,得到结论:随着带液量的增加,带液运行问题对双开口振荡管的增压性能影响较小,对制冷性能影响较大;当带液量小于6.9%的时候,等熵效率基本不变,显示出双开口振荡管式气波机具有良好的带液操作稳定性。
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