全封闭式涡旋膨胀机在车用有机朗肯循环中的特性研究

本文针对中低温余热特性搭建了2kW目标发电量的小型有机朗肯循环发电系统。实验研究了全封闭式涡旋膨胀机在有机朗肯循环系统中的参数特性。通过改变膨胀机进出口的状态,研究了运行压比和转速对于膨胀机单体及系统性能的影响。性能参数主要包括等熵效率、容积系数、循环热效率及循环净功。结果表明:膨胀机运行压比是影响系统性能的重要参数,循环净功随压比的增大而增加,循环热效率及膨胀机的等熵效率随压比变化均存在最优值;考虑内泄漏及摩擦损失等影响,最优运行压比一般应略大于膨胀机设计比;提高膨胀机转速能有效减少内泄漏损失。

小通道钎焊板式冷凝器性能仿真与实验研究

本文针对当量直径为1.5 mm的小通道钎焊板式冷凝器的换热和压降特性进行了仿真和实验研究。采用有限体积法建立了一维稳态分布参数模型,对R134a和R1234yf两种制冷剂在板间冷凝换热的性能进行仿真模拟,并对模型进行了实验验证。实验结果表明:本文所建立的仿真模型精度较高,换热性能平均误差为4%,压降平均误差为16%,可用于分析换热器的整体性能。最后用此模型仿真对比了R134a和R1234yf在小通道钎焊板式换热器内的冷凝换热特性,结果显示,在相同工况下,用R1234yf替代R134a,传热系数平均下降9%,压降平均下降8%。

两相CO_(2)喷射器混合室直径优化与模拟分析

混合室直径对两相喷射器的性能影响显著。结合湍流射流理论,本文提出两相喷射器混合室直径的射流分析设计方法:当混合射流的流量增至喷射器的目标总流量时,射流外边界的直径即为最优混合室直径。根据该方法优化某型号CO_(2)喷射器的混合室直径,引射比为0.5时的最优直径为2.4 mm。利用数值模拟研究混合室直径对CO_(2)喷射器性能的影响,结果表明:在相同条件下,混合室最优直径为2.2 mm。当混合室直径为2.4 mm时,喷射器压升为0.9 MPa,相比优化前提高了57.9%。结合射流理论,拟合了无量纲最优混合室直径的关联式。当引射比为0.4~0.8时,无量纲最优直径为1.7~2.1。关联式的预测结果与CFD模拟结果相差-6%~10%,可用于工程上预估最优混合室直径。

基于前馈神经网络的焓差试验台故障预测

本文提出了一种基于前馈神经网络的焓差试验台故障预测模型,定义了查准率、查全率与F1系数作为模型的评判依据。基于空调焓差试验台的长期运行数据,建立前馈神经网络预测模型,并采取多种优化策略和方式改进模型。最终基于测试集数据进行性能测试,验证了该模型对焓差试验台故障预测的有效性。在一年多的试验工况下,该模型所预测的焓差试验台故障达到了93.33%的查准率与95.02%的查全率、以及94.14%的F1系数。对焓差试验台使用该模型,可有效预测台架故障,从而采取应对措施,减少试验台架故障导致的损失。

微通道平行流冷凝器两相流传热和压降的修正方法

本文通过建立以R134a为制冷剂的微通道平行流冷凝器的分布参数模型,使用交复检验非线性法对微通道冷凝器两相区的传热和压降关联式进行修正,并与无修正的仿真模拟结果、传统简单多项式拟合修正法的结果进行了比较。结果表明,运用交复检验非线性法修正的效果要优于无修正及传统简单多项式拟合法,使用前者修正后可将换热量误差减少64.5%,均方误差控制在3%以内;制冷剂侧压降误差减少82.05%,均方误差控制在10%以内,该方法为换热量和制冷剂侧压降的修正提供了一种预测精度更高的思路和方法。

微通道折叠扁管承压能力仿真分析及优化设计

折叠管作为平行流冷凝器的重要组成部分,具有良好的极限承压能力使其逐步替代传统挤压管。本文对折叠管承压能力展开机理研究、仿真及实验分析。通过实验数据拟合得到折叠管材料应力应变数值曲线,将材料参数导入ANSYS建立折叠管爆破仿真模型,此模型仿真爆破值与实验爆破值21.9 MPa相符,通过实验对比验证了模型结果可靠性。基于对折叠管的理论分析,设计一种内插翅片双片式的新型微通道折叠管,通过仿真模型分析其内外壁厚等参数对极限承压能力的影响,得出在内片壁厚0.08 mm、外片壁厚0.2 mm、19孔时综合性能最优,相比于普通微通道管,新型折叠管体积减少了35%,极限承压值增加30%。新型折叠管不仅节约材料成本,使扁管结构更加紧凑,还具有优异的极限承压性能。

两相喷射器喷嘴距的优化设计及CFD分析

结合湍流射流发展规律,本文提出一个两相喷射器喷嘴距的设计方法:在给定引射流量下,当射流外边界的半径增长至混合段半径时,射流行进的距离为最优喷嘴距。利用数值模拟对比喷嘴距分别为3、5、7.5、10、15 mm时两相CO_(2)喷射器性能。结果表明:喷嘴距为5 mm时射流发展正好符合上述设计条件,此时喷射器升压性能最优,为0.69 MPa,相对15 mm时提升46.8%。对比引射腔内不同截面上的射流速度分布可知:当喷嘴距大于最优值时,引射腔内的射流外边界将超过混合段半径,一部分射流无法进入混合段,引射腔的壁面附近形成涡流区,导致射流动能耗散,升压性能下降;当喷嘴距小于最优值时,引射过程在混合段内完成,混合段有效长度减小,升压性能比最优时下降1.5%。根据射流速度分布特性,结合本文案例拟合了最优喷嘴距的关联式,预测结果与CFD相差4.2%,可用于优化设计时预估最优喷嘴距。

螺距与槽深对螺旋槽渗透性能影响的数值分析

利用Fluent和Result软件进行管内流动数值研究,探究螺旋槽纹管的螺距与槽深对螺旋槽渗透性的影响。当其他条件不变的时,螺旋槽纹管的渗透性能一般是光管的1.6~2.3倍,对于同一款螺旋槽纹管,流量越大,即雷诺数越大,流体越能渗透到槽里,槽速度边界层越薄,螺旋槽渗透性越好,螺距越大,槽深越小,螺旋槽渗透性越受到雷诺数的影响。在小雷诺数范围内,小螺距、大槽深占有优势;在大雷诺数范围内,大螺距、小槽深占有优势。槽速度梯度渗透数 K grad 随雷诺数的增大先略微减小,并在增大至极大值后减少。槽深越小,取得槽速度梯度渗透数极大值所对应的雷诺数越大,且峰值螺旋槽渗透性越大。