CO-,2-膨脹過程的模擬計算與可視化實驗研究.pdf

1、臭氧層破壞與溫室效應的不斷加劇，使得應用自然工質(zhì)CO2的應用研究成為世界的研究熱點。針對CO2帶膨脹機熱泵循環(huán)系統(tǒng)中的關鍵問題，本文應用FLUENT和EES兩種模擬計算軟件和實驗的方法研究了CO2快速降壓過程和CO2滾動活塞式膨脹機的工作過程。
　　 為了能夠對CO2快速壓降過程進行直接觀測，本文進行了可視化實驗。由實驗結果可以看出，隨著放氣過程的進行，試塊內(nèi)部壓力與溫度均呈凹曲線減小。初始壓力越高，放氣結束時間越長，初始溫度越

2、高，放氣初始試塊內(nèi)部溫度下降越明顯。純質(zhì)CO2降壓過程的可視化實驗中，放氣口開度為全開時，降壓初期由于壓力波的傳遞出現(xiàn)氣化射流現(xiàn)象；放氣口開度減小，射流現(xiàn)象不明顯，并出現(xiàn)明顯的液面下降過程。帶PAG潤滑油的可視化實驗中，放氣初始高壓CO2與潤滑油存在明顯的分界線，隨著液相CO2的消失，混合物整體沸騰，通過捕捉氣泡的變化情況，發(fā)現(xiàn)大的氣泡在密度差的作用下，由混合物內(nèi)部向上部運動，到達邊界后逐漸破裂。分別運用FLUENT和EES兩種軟件對純

3、質(zhì)CO2快速降壓過程進行模擬分析，兩種方法的結果有著很好的一致性，但由于兩種方法分別應用二維與三維模型，使得在放氣時間上的計算結果兩種方法有著較大的差別，可采用優(yōu)化試塊軸向尺寸與修改FLUENT二維計算模型兩種方法來完善針對CO2快速降壓過程的研究。在放氣時間、壓力和溫度的結果比較上，實驗結果與模擬計算結果有一定的差別，但整體的變化趨勢趨于一致，而且用FLUENT進行壓力模擬時，壓力波的傳遞現(xiàn)象與可視化實驗中的氣化射流現(xiàn)象有較好的吻合，

4、模擬計算結果可對今后膨脹機的研究提供指導。本文還指出優(yōu)化模擬計算模型所要考慮的因素，以減小模擬結果與實驗結果的差別。
　　 針對CO2滾動活塞式膨脹機，本文運用FLUENT和EES兩種模擬方法，分別對膨脹機內(nèi)部流動過程、降壓過程、泄漏過程、摩擦過程進行模擬分析，可以看出，兩種方法壓力分析結果一致，因此，每個方法所分析的其它過程均可作為彼此的補充，從而指導今后膨脹機的設計與研究。最后，本文通過運用實驗與模擬計算方法對CO2膨脹機性