渦流管內(nèi)部場的理論與實驗研究.pdf

1、渦流管是一種沒有運(yùn)動部件的簡單的能量分離裝置，它能夠?qū)⒏邏簹饬鞣蛛x成溫度不同的低壓冷熱氣流。由于它具有操作方便、運(yùn)行可靠、免維護(hù)等一系列優(yōu)點和制冷、制熱、空調(diào)以及混合物的分離等多方面功能，在科學(xué)研究及工業(yè)等諸多領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。渦流管幾何結(jié)構(gòu)雖然簡單，其中發(fā)生的能量分離過程卻非常復(fù)雜，所以，關(guān)于渦流管能量分離效應(yīng)的研究一直是許多研究者研究的焦點。 本文利用熱力學(xué)第一定律得到了渦流管制冷效應(yīng)、制熱效應(yīng)及冷流比之間的關(guān)系式。

2、另外，分析了柱坐標(biāo)系下可壓縮流體湍流運(yùn)動總能量方程，通過分析發(fā)現(xiàn)，渦流管內(nèi)發(fā)生的能量分離效應(yīng)主要是由徑向湍流脈動引起的熱流通量、湍流軸向剪切應(yīng)力功和湍流切向剪切應(yīng)力功引起的。 將渦流管類比成熱交換器，建立理論分析模型，得到了冷流比等參數(shù)和能量分離效應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，分析了這些參數(shù)對能量分離效應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：冷流比、入口溫度、入口壓力及無量綱參數(shù)對渦流管的制冷、制熱效應(yīng)有著極其重要的影響。 自行設(shè)計了渦流管特性研究實

3、驗臺，對渦流管內(nèi)部溫度場進(jìn)行了測試，詳細(xì)研究了冷流比這一特定因素對渦流管內(nèi)溫度沿徑向和軸向分布的影響。研究結(jié)果表明：所研制的測溫?zé)犭娕寄軌驖M足實驗要求，實驗結(jié)果很好地反映渦流管內(nèi)溫度場分布規(guī)律，為渦流管能量分離機(jī)理今后的研究提供參考。 將渦流管幾何模型簡化為二維軸對稱模型，利用流體力學(xué)軟件對渦流管內(nèi)的能量分離過程和流動特性進(jìn)行數(shù)值模擬。研究了不同入口壓力和冷流比對渦流管內(nèi)不同徑向位置處的總壓、靜壓、總速、切速、軸速和溫度等各個參