气波振荡管波系运动与能量传递效率影响机制研究

建立了双开口气波制冷机振荡管三维大涡模拟模型,获得了气波振荡管内波系运动特征。针对高压入射喷嘴与气波振荡管在高速旋转交汇过程引发能量损失的问题,探讨了气波制冷机操作参数和结构参数对能量传递效率的影响机制。数值计算结果表明,在两者切入-覆盖-切出的交汇过程中,伴随着强烈的涡旋和湍流动能耗散。定义瞬时湍流动能损失比R定量评定能量损失程度。研究发现,涡旋中心处R值较大,且随绝压压比增大先增大后减小,当绝压压比为3.61时达到最大值9.0%。R值随转速提高而减小,当转速由1100 r/min提高至2000 r/min时,涡旋中心处R值由10.7%减小至6.0%。远轴壁面和近轴壁面涡旋中心处R值都随着管道宽度增加而减小,近轴壁面涡旋中心处的R值大于远轴壁面涡旋中心处,且两侧差值最大达3.2%。减小入射绝压压比、提高转速和增加气波振荡管宽度有助于减小R值,从而提高气波制冷机能量传递效率,对大流量气波制冷机设计具有指导意义。