喷口间距对双矩形平行射流流场的影响

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喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩喷射制冷系统性能的影响研究

喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩喷射制冷系统性能的影响研究

2019 年 4 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Apr. 2019文章编号:1003-9015(2019)02-0321-08喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响研究史海路1, 刘华东1,2, 魏新利1,2, 李春何1, 张羽翔1(1. 郑州大学化工与能源学院, 河南郑州 450001;2. 热能系统节能技术与装备教育部工程技术研究中心, 河南郑州 450001)摘要:采用自行设计加工的变喷嘴距喷射器,在双蒸发压缩/喷射制冷实验平台上,研究了喷嘴距对喷射器和系统性能的影响规律,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。

研究结果表明:喷射器存在一个最优喷嘴距能使引射系数(μ)、升压比(PLR)、系统性能系数(COP)和压缩比(CR)均达到最大值;在所研究的工况范围内,最优喷嘴距为-5 mm,与喷嘴距为 +15 mm相比,μ最大可提高24.56%,PLR最大可提高7.34%,COP最大可提高11.5%,CR最大降低了3.47%;在不同冷却水进水温度和冷媒水进水温度下,双蒸发压缩/喷射制冷循环比传统压缩制冷循环性能更优,COP最大可分别提高33.97% 和24.73%。

研究结果可为双蒸发压缩/喷射制冷系统喷射器设计和系统运行参数优化提供参考。

关键词:喷嘴距;喷射器;双蒸发压缩/喷射制冷;系统性能中图分类号:TQ025.3;TB66 文献标志码:A DOI: 10.3969/j.issn.1003-9015.2019.02.009Effects of nozzle exit position on the performance of ejector andbi-evaporator compression/ejection refrigeration systemSHI Hai-lu1, LIU Hua-dong1,2, WEI Xin-li1,2, LI Chun-he1, ZHANG Yu-xiang1(1. School of Chemical Engineering and Energy, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;2. Research Center on the Technology and Equipments for Energy Saving in Thermal Energy System,Ministry of Education, Zhengzhou 450001, China)Abstract: Effects of nozzle exit position (NXP) on ejector and system performance were experimentally studied on a test rig of a bi-evaporator compression/ejection refrigeration cycle (BCERC) system using a self-designed and self-processed ejector with variable NXP. The performance was compared with conventional compression refrigeration cycle systems. The results show that there is an optimal ejector nozzle exit position corresponding to the maximum ejector entrainment ratio (μ), pressure lift ratio (PLR), coefficient of performance (COP) and compression ratio (CR). The optimum NXP is -5 mm within the working range studied. Compared to NXP of +15 mm, μ can increase by 24.56%, PLR can increase by 7.34%, COP can increase by 11.5% and the CR can decrease by 3.47%. The BCERC system performs better than the traditional one under different condenser inlet water temperatures and evaporator inlet water temperature s, and COP can increase by 33.97% and 24.73%, respectively. The results provide a reference for the design of ejector and optimization of system operation parameters of bi-evaporator compression/ejection refrigeration system.Key words:nozzle exit position; ejector; bi-evaporator compression/ejection refrigeration; system performance1前言双蒸发压缩/喷射制冷循环能够回收传统压缩制冷循环中膨胀装置的节流损失,提高系统效率。

喷管间距对双喷流啸音影响的实验

喷管间距对双喷流啸音影响的实验

喷管间距对双喷流啸音影响的实验近年来,随着能源紧张的状况日趋严重,为满足能源需求,国家将投入大量的资金和人力资源去研究发展清洁能源,其中,双喷气流燃烧技术被认为是未来能源发展的重要方向之一,由于双喷气流大量增加了气体混合物的可燃性,因此能够大大提高能源的利用效率、燃烧噪声降低,已经被广泛的应用于航空发动机、船舶发动机以及室外发动机等领域。

但是,在这种双喷流燃烧系统中也存在一些问题,如喷管间距对噪声影响等,为了更好的深入认识喷管间距对噪声影响,为双喷流燃烧技术提供参考,本文对双喷流啸音进行了实验研究。

实验中,选用SW3B-2型双渐近翼型气动试验飞机模型为实验范围,该模型多次测试和调整后确定出最佳的型号参数为参考条件。

该模型的机翼长度为800mm,机翼宽度为100mm,宽敞型翼型,攻角为4°。

该模型采用一系列旋流激泵,喷管对距离可以进行调节和变化,本次实验中,喷管间距变化从0mm到60mm以步长为5mm进行,最终形成12组试验数据。

实验中,利用一台语言诊断仪(LDV),在固定高度下进行空间建模测量,并将测得的数据记录并保存,以获取实验结果。

实验结果表明,喷管间距对噪声有一定影响,随着喷管间距的减小,噪声逐渐增大,当喷管间距变成15mm时,噪声高度增加,甚至大于原始噪声层,当间距增大到30mm时,噪声又显示下降的趋势,随着间距变大,噪声也逐渐减少。

同时,实验结果还表明,噪声产生的主要原因是空气乱流造成的,研究表明,空气乱流主要影响因素有风速方向和喷管间距等,由于在双喷流燃烧系统中,多个喷管之间的气流形成了高速的乱流,这些乱流的存在,会加剧系统的噪声产生,从而影响双喷流燃烧系统的效率失真。

综上所述,本文对双喷流啸音的实验结果表明,喷管间距的变化对噪声的影响明显,多个喷管之间的气流形成高速的乱流,从而会加剧系统的噪声产生,因此,为了降低噪声、增加双喷流燃烧系统效率,必须在合适的喷管间距下进行气体混合,以保证双喷流燃烧系统的有效性。

喷嘴形状对喷射能力的影响

喷嘴形状对喷射能力的影响

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井底流场数值模拟研究的现状
钻头井底流场是指以井底面为基础, 向上至均
建立三维实体模型进行解算, 其实质仍为 4 / 方程 ! 的数值解 (如 738192:;9<; 的 567 钻头流道设计, 挪 威国家研究所的钻头流场, 中国石油大学、 西南石油 学院牙轮钻头井底流场等) ; 三是采用近似方法, 如 西南石油学院的井底漫流场研究。 用通用流体力学软件研究井底流场, 优点是研 究工作量、 编程工作量大大减少, 只须建立三维实体 模型, 给出流体性质和流动参数等条件, 则可自动求 解, 计算结果的直观显示效果很好; 其缺点是软件为 一自封闭系统, 无法扩展, 无法延伸。如无法引入钻 头旋转和牙轮旋转对流场的影响, 无法引入在流场
第 $’ 卷 第 ! 期 $""$ 年 $ 月
西南石油学院学报
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文章编号:!""" # $%&’ ($""$) "! # ""(’ # "&
井底漫流场数值模拟研究
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陈小榆! , 刘义军$ , 宋晓健& , 孟英峰! , 熊继有!
[ #, $, %] 井底流场是典型的充分发展了的湍流 , ! !
不同侧倾角、 后倾角组合下的几股射流所形成的井 底漫流场, 这时我们就可以放弃在整个空间求解 ! ! 而 是 基 于 边 界 层 理 论、 势流理 " 方程的传统方 法,
[&] 论 , 再辅以必要的实验结果进行。这样不但计算

射流角度对双缝射流喷管流场影响的研究

射流角度对双缝射流喷管流场影响的研究

I v siain o h n u n eo l peIjcinP rsi n et t nt eI f e c fMut l ne t o t n a g o l i o
No ze f r F u d c Th u tVe t rn z l o l i i r s c o i g
l S 。a d tes c n s一 0 . f w i 0 n h e o d i 3 。 o
K ywod :W jci ;oz o ed v c r nl e r s tOi e t n nzl f w f l ;et g n o el i oa e
1 引 言
流 具有 更好 的 推 力矢量 效果l I前 , : = I = 对在 二 维拉 瓦 。 】
尔喷管 扩 散段 开 个射 流缝 或别‘ 流孔 进行 了较 多的 研究. 但通 过舣 缝射 流产 牛矢 量推 力 的研 究还 很 少。 射流角度对 矢髓角有很: 火的影 Ht 本文 以 N S l3  ̄/ 。 AA 兰利研 究中心 的跨 声速 风 洲中 的实验 喷 管 为研 究对
豫 ,通过 对两 道剁‘ 以 流 角 度注入 时的 流场 进行
1 射 流 角 度
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二维 全流 场 数值 模拟 .来 探讨 问射 流 角 度 时推 力
2 数 值 方 法
21 控 制 方 程 .
矢量 的变 化情 。采取 以难 “水 平轴 法 线为 基准 0 。
位 置 .顺 着 卜流 方 和逆 着 流 方向 备取 4 。 围 5范 i j 酉 . 丽 20-92 — 60-7 0 一—
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诺 均 的 N— S方 程 存 『坐标 系 下 的 积 分 随『 j

空调喷口内部流道型线对射流流场的影响

空调喷口内部流道型线对射流流场的影响
模拟 方法 主要 针对 室 内的气 流 运 动 进 行 , 涉 及送 不
1 数 学物理模 型
由连 续方 程 、 量方 程 、 量 方程 构 成 喷 口、 动 能 室 内空气 流动 与传热 的基 本控 制方 程 , 通 用方 程 见 其
S i e& Tc nl y Q n d o2 6 3 , hn ) cn e c eh oo , i a 6 0 3 C ia g g
Ab ta t sr c : T e u rc lsmult n o eo i it b to f n z l t o r d fee ti tr a h n me a i i a i fv lct d sr u in o o ze wi f u i r n n e n l o y i h f
喷 口的结 构 、 置 对 室 内气 流组 织 影 响 较 大 。 国 内 位
的生产厂家一般都套用 国外产品的性能参数 , 较少 进行喷 口的内部流道 型线 的研究 , 但受制造工艺限
制 , 口的性 能 与 国外 产 品有 一 定差 距 。空 调 通 风 喷 房问 的空气 流动 由喷 口射 流 引 起 , 流 动量 流 量 及 射 质量流 量对 室 内空气 分布情 况起 关键 作用 。为 了能 准确 地描 述喷 口的射 流状 态 , 生 了很 多 喷 口模 型 产 的模 拟方 法 , 主要包 括 传 统 模 型 法 、 基本 模 型 法 、 动 量方 法 、 子法 及 指 定流 速 法 ¨ 。通 常 这 些模 型 的 盒 J
维普资讯
第2 6卷
第 9期
煤 气 与 热 力
GAS & HEAT
Vo . 6 No. 12 9 Se . 0 p 2 06
20 0 6年 9月

喷嘴几何参数对流场影响的模拟研究

喷嘴几何参数对流场影响的模拟研究
(2)开题准备及开题报告审核1周(第2~2周)
(3)模拟计算阶段7周(第3~9周)
(4)完成毕业论文初稿1周(第10周)
(5)毕业论文修改,定稿,打印1周(第11周)
(6)答辩1周(第12周)
主要参考文献
[1]宋琳,索双富,黄伟峰,李永健.高压喷嘴几何参数对流场影响的数值模拟分析[J].新技术新工艺,2010,(10):15-18.
[5]王瑞金.Fluent技术基础与应用实例[M].北京:清华大学出版社,2008.
[6]江帆. Fluent高级应用与实例分析[M].北京:清华大学出版社,2008.
指导)日期:2013年3月8日
任务接受人(签字)日期:2013年3月8日
院(系)专业班级
课题名称
喷嘴几何参数对流场影响的模拟研究
毕业设计(论文)起止时间
指导教师
职称
所在教研室
学生姓名
学号
任务下达日期
课题主要内容
本课题通过建立合理的三维模型,借助于CFX软件平台实现喷射器喷嘴模拟计算,分析工作参数及结构参数对喷嘴性能的影响规律,从而得出一定的结论以提高喷嘴的运行效率及运行范围。
[2]卞致瑞,马志和,沈月岭,徐丽军,于晓东.高压水除磷喷与射流特性的实验研究[J].冶金设备,2002,(2):36-40.
[3]邱庆刚,刘丽娜.喷嘴结构参数对流场性能影响的研究[J].石油化工高等学校学报,2011,(1):16-19.
[4]韩占忠,王敬,兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京:北京理工大学出版社,2009.
课题任务的具体要求
(1)查阅相关资料,了解喷嘴的国内外使用现状,研究方法及研究现状。
(2)了解喷嘴的工作原理,熟悉CFX软件的使用方法。

大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布

大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布
hotomltiplierocessocommunicacoordinateransmransm1390r实验结果与讨论278r1390r可以发现上述边界条件与喷嘴直径间距及射流速度无关说明当忽略涡流粘度的变化时两流股撞击流实验中发现大喷嘴间距几股流体的撞击主要导致离撞击面很近约为喷嘴直径的区域区域i内较大的速度压力梯度而这个区域以外一直到喷嘴的区域区域ii内几乎未受影响其中的流动为湍流圆射流
大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布+
刘海峰* , 刘 辉, 龚 欣, 王辅臣, 于遵宏 ( 华东理工大学资源与环境工程学院, 上海 200237)
摘要: 采用 DANT EC 公司的三维激光动态粒子分析仪( Dual P DA ) 测定了大喷嘴间距同轴对
置两流股及四流股撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距
图 5 四流股撞击时径向速度分布图 Fig . 5 urc/ urc,mv s. r / L o f four -jet impinging
图 4 两流 股撞击时最大径向速度与喷嘴直径的关系 Fig . 4 urc,m / u0 v s. d/ L of tw o -jet impinging
rm / L = 常数, ur c/ urc, m主要与 r / L 有关, 与前述理论
不一致。同时本文还研究了有重要实用价值但国际

尚未

其开


尽研


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11. 9) 四喷嘴( 简称为四流股) 撞击流的径向速度, 揭
示了其与大喷嘴间距两流股撞击流的异同。
1 实验部分
实验用有机玻璃装置直径 1m, 高 4m, 其结构见 图 1。在装置中部同一平面沿周向均布 4 个喷嘴室

多孔喷头孔间距对射流特性影响的数值模拟

多孔喷头孔间距对射流特性影响的数值模拟

为孔间距 L=5 m 时的计算 区域. 中, 向长度 m 其 横 即 孔 板 直 径 为 8 , 纵 向 孔 板 以 下 区 域 为 5mm 沿 10 l , 0 m 孔板 厚度 5mm, 口直 径 1 n 孔 . mm, 板上 2 孔
方 距压 力进 口为 5 mm.
文章 以多孔 水射 流 为研究 对象 , 以多T T板 作 为产 生 LL
喷头 是水射 流 发生设 备 的重要 元件 , 喷头 喷孔 的 几 何 形 状 和 内部 形 态 是 影 响射 流 形 态 和特 性 的主要 因素之 一 L . 1 目前 , 内外 研究 的重 点 都是 单 喷孔水 国
射 流 , 射流特 性及 影 响取得 了一 定 的研究 成果 L 对 3 .
cn l i jt e e p n,n e w e c r if ec gte nrime t f c aete e eivlct a dteds atoe n e dv l metadt okyf t sn u ni t n n et r t xt eoi n i r o ht ao l n he a e h j y h —
由图 3 图 5和 图 7的喷孔 中心速 度分 布 曲线可 、
看 , 随着 孔 问距 的增 大 , 流 束 问 的相互 吸附 开始 射
变 得不 稳 , 成 了对 射 流形 态变 化 的不 稳 定影 响 .当 造 压力 增 大到 01 a , 种不稳 定 略微有 所缓 解 . . MP 时 这
(IO) 法对 喷头 的双 孔射流在 不 同孔 间距 及不 同压 强下 的速 度分布展 开研 究, PS 算 并对 结果进行 了对比分析 . 究表 研
明: 卷吸现 象的存在对射流的发展 起到很大的作用 , 影响卷吸效应的两个关键 因素是射 流 出口速 度和喷孔之 间的距 离.
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喷口间距对双矩形平行射流流场的影响刘鹏远;张海;吴玉新;张缦;吕俊复【摘要】Flow and mixing characteristics of two parallel jets were studied using PIV measurements at different velocities and distances between centers of two nozzles. The results showed that absolute velocity along symmetric line rose but the point of maximum combined velocity barely changed as velocities at nozzle exits were increased. With distance increase between two nozzles, the parallel jets displayed delay in merging process, moving down of combining point, decrease of momentum transported to the symmetric line, and reduce of maximum velocity at combining point. A linear relationship was observed between the spacing ratio and the combining point. Compared to large spacing ratio, small spacing ratio had more obvious impact on the combining point and thus the slope was larger. The turbulence characteristics indicated that main momentum transfer between the two parallel jets occurred in the merging region. As the spacing between two jets was increased, the merging region moved away from nozzle exits.%用激光粒子测试仪(PIV)测量了双矩形喷口平行射流的流场特性,研究了不同喷口速度、不同喷口间距下双射流的混合特性.结果表明,喷口速度增大,双射流对称线上速度绝对值增大,但速度最大值出现的位置基本不变.喷口间距增大后,双射流的混合推迟,合并点后移,传递到对称线上的动量减弱,在合并点上的最大速度值减小.间距比与合并点的关系呈线性;但与大间距比相比,小间距比对合并点的影响更为敏感,关联式斜率更大.对湍流特性分析发现,双射流的主要动量传递发生在混合区,喷口间距增大,混合区与喷口的距离增加.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)010【总页数】9页(P3708-3716)【关键词】PIV;双射流;合并点;湍流;测量;流体力学【作者】刘鹏远;张海;吴玉新;张缦;吕俊复【作者单位】清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084;清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084;清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084;清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TK221;TK229.6Abstract:Flow and mixing characteristics of two parallel jets were studied using PIV measurements at different velocities and distances between centers of two nozzles.The results showed that absolute velocity along symmetric line rose but the point of maximum combined velocity barely changed as velocities at nozzle exits were increased.With distance increase between two nozzles,the parallel jets displayed delay in merging process,moving down of combining point,decrease of momentum transported to the symmetric line,and reduce of maximum velocity at combining point.A linear relationship was observed between the spacingratio and the combining pared to large spacing ratio,small spacing ratio had more obvious impact on the combining point and thus the slope was larger.The turbulence characteristics indicated that main momentum transfer between the two parallel jets occurred in the merging region.As the spacing between two jets was increased,the merging region moved away from nozzle exits.Key words:PIV; two parallel jets; combining point; turbulent flow; measurement; fluid mechanics大空间内的平行射流是自由剪切湍流的一种基础模式,被广泛应用于化工反应器、锅炉燃烧系统和航空航天飞行器等工业设备中。

平行射流间的流动特征决定了射流组的能量输运、化学燃烧及污染物生成等过程。

双射流是平行射流的基本形式,也是人们认识剪切湍流特性的重要途径,相关的流动研究受到重视。

国内外多个学者对双射流做过研究,一般认为平行射流的流动结构沿主流方向可以分为收敛区、混合区和合并区3个区域。

将平行射流对称中心线上回流消失、轴向速度为零的点定义为混合点 MP(merging point);而将两股射流消失合并成一股射流、轴向速度达到最大的点定义为合并点 CP(combining point)[1-2]。

收敛区位于射流离开喷口后、混合点以前。

在收敛区内,射流对周围静止流体的夹带作用使两股射流之间形成了一个低压区,导致两股射流会向对方偏斜,在两射流之间形成回流区。

随着射流的发展,两股射流开始相互接触,此后的一段区域成为混合区,即混合点和合并点之间的区域。

在混合区内,射流间剧烈混合,回流消失,横截面上速度呈现两个峰值。

在合并点以后为合并区,两股射流合并为一股射流,射流呈单峰分布。

关于平行射流的特性,学者们主要利用实验[3-12]和数值计算的方式[13-19]来开展相关研究。

从这些研究可以看出速度场和湍流特性的分布受喷口间距D和喷口宽度a的比值(喷口间距比,D/a)的影响很大。

其中,Wang等[3]用水作为介质,使用激光粒子测试仪 (PIV)测量了双射流的流动特性,发现喷口附近两射流中间存在一个狭长的低湍流强度区域。

Anderson等[13]用空气作为介质,热线风速仪测速,发现对D/a=9的平行射流CP=19a。

Abdel-Salam等[14]的数值计算发现a和D是影响MP和CP位置的重要因素,且基本呈线性关系。

Lin等[5]给出了MP和D/a的关联式,但同时指出该关联式仅适用于D/a比较大(≥ 30)的工况,对D/a< 30的工况并不适用。

总之,大部分结论均表明CP和D/a基本呈线性关系,但不同研究者得到的斜率不同。

表1给出了文献中关于双喷口平行射流流场研究的一些主要结论。

目前关于D/a对喷口外流场的影响研究主要基于数值计算,使用精确的测量方法开展喷口间距对流场影响的研究还很缺乏。

部分研究主要针对D/a较大的情况,缺少较小D/a情况下的CP和D/a的关联式;而实际上,如锅炉燃烧器等设备所采用的平行射流常在D/a< 10范围内[20-22]。

因此为了研究喷口间距对双射流混合的影响,本文在喷口长宽比AR=10的双喷口结构下,用PIV测量平行射流沿程的速度场和湍流强度的分布,研究不同速度和不同间距比对平行射流流场的影响,分析不同间距比对混合特性的影响。

实验系统如图1所示。

实验箱为有机玻璃制作的立方体,长、宽和高分别为300、300和800 mm。

平行喷口布置在实验箱顶部,共比较了4种双喷口结构。

结构一、二、三为喷口长度L=100 mm,宽度a=10 mm,喷口中心线间距分别为D=40,50,70 mm,对应喷口间距比D/a=4,5,7。

结构四为按照某实际锅炉燃烧器1:5比例缩小,L=108 mm,a=18.5 mm,D=29.6 mm,间距比D/a=1.6。

空气由罗茨空压机提供,示踪粒子跟随空气气流一起进入双喷口。

射流离开喷口后进入封闭的立方体,立方体壁面尺寸的选取以不干扰气流的发展为原则。

喷口出口速度分别为u0=10,12,16 m·s−1,对应的 Reynolds数(Re=u0d0/ν)为12750、15300和 20400,其中,u0为射流喷口速度,d0为喷口当量直径,ν是空气运动黏度。

气速的选取范围主要参考燃用无烟煤的锅炉里一次风速度而定。

选取的观察截面为沿宽边方向中心点处,主要用来观察两股射流的混合情况。

平行射流出口流场采用PIV测量。

PIV系统由丹麦Dantec Dynamics公司生产,激光器由美国New Wave公司生产,型号为Solo-120-XT型Nd: YAG型。

激光器单脉冲能量200 mJ,波长532 nm。

CCD相机配备Nikon 105 mm定焦镜头,感光元件像素为2048×2048,PIV系统自带的同步控制系统协同激光器、CCD 相机及计算机的动作。

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