變截面兩端開口壓力振蕩管制冷性能分析.pdf

1、氣波制冷技術(shù)是利用激波和膨脹波在壓力振蕩管內(nèi)的運動，實現(xiàn)氣體間冷熱分離，達(dá)到制冷目的的一種非定常制冷技術(shù)。隨著技術(shù)發(fā)展，兩端開口壓力振蕩管逐漸成為研究熱點。研究發(fā)現(xiàn)，管內(nèi)反向壓縮波系（包括反射激波、反向壓縮波等）會沖擊壓縮已制冷的氣體，從而減小管內(nèi)膨脹深度，降低制冷效率，是該技術(shù)發(fā)展急需解決的問題。據(jù)此，本文將結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬方法，對兩端開口壓力振蕩管內(nèi)波系運動關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)研究，提出了一種能夠提高管內(nèi)膨脹深度的變截面兩端開口壓力振

2、蕩管結(jié)構(gòu)，并對其制冷性能進(jìn)行了初步驗證。本文主要工作及形成的結(jié)果如下：
　　（1）兩端開口壓力振蕩管內(nèi)膨脹深度受膨脹波系（包括入射膨脹波和反射膨脹波）的影響較大。在排除反向壓縮波系的情況下，相同膨脹比時，經(jīng)反射膨脹波作用后的管內(nèi)膨脹深度比僅受入射膨脹波作用提高了將近60%，說明兩端開口壓力振蕩管內(nèi)氣體實現(xiàn)制冷的過程中反射膨脹波占主導(dǎo)作用。而實際工作中，反向壓縮波系會降低壓力振蕩管內(nèi)的膨脹深度，且隨著高溫排氣壓力提高，反向壓縮波系強

3、度增大，管內(nèi)的膨脹深度近似呈線性下降。
　?。?）為了削弱了反向壓縮波系強度，提高管內(nèi)膨脹深度，本文提出了變截面兩端開口壓力振蕩管結(jié)構(gòu)。相對于均直型壓力振蕩管而言，在相同操作工況下，變截面壓力振蕩管內(nèi)的膨脹深度增大了14%左右。
　　（3）在本文研究的寬度及工況范圍內(nèi)，分析變截面壓力振蕩管均直段的寬度對振蕩管性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著壓力振蕩管寬度的增加，管內(nèi)膨脹深度增加、膨脹區(qū)氣體溫降增加、射流損失率減小、泄露百分比減少，從

4、這幾個指標(biāo)來看增大壓力振蕩管寬度有利于提高壓力振蕩管的制冷性能；然而激波增壓效率隨寬度增加而減少，從這個指標(biāo)來看增大壓力振蕩管寬度不利于提高壓力振蕩管的制冷性能。綜合分析，在高壓進(jìn)氣噴嘴與壓力振蕩管開啟時間相同的情況下，壓力振蕩管寬度應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，膨脹比為3時，本文給出壓力振蕩管寬度應(yīng)保持在14～22mm的范圍內(nèi)。
　?。?）對變截面兩端開口壓力振蕩管的突擴段結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得出為了使變截面壓力振蕩管的制冷性能相對較優(yōu)，突