變截面兩端開口壓力振蕩管制冷性能分析.pdf

1、氣波制冷技術(shù)是利用激波和膨脹波在壓力振蕩管內(nèi)的運動，實現(xiàn)氣體間冷熱分離，達到制冷目的的一種非定常制冷技術(shù)。隨著技術(shù)發(fā)展，兩端開口壓力振蕩管逐漸成為研究熱點。研究發(fā)現(xiàn)，管內(nèi)反向壓縮波系（包括反射激波、反向壓縮波等）會沖擊壓縮已制冷的氣體，從而減小管內(nèi)膨脹深度，降低制冷效率，是該技術(shù)發(fā)展急需解決的問題。據(jù)此，本文將結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬方法，對兩端開口壓力振蕩管內(nèi)波系運動關(guān)系進行詳細研究，提出了一種能夠提高管內(nèi)膨脹深度的變截面兩端開口壓力振

2、蕩管結(jié)構(gòu)，并對其制冷性能進行了初步驗證。本文主要工作及形成的結(jié)果如下：
　?。?）兩端開口壓力振蕩管內(nèi)膨脹深度受膨脹波系（包括入射膨脹波和反射膨脹波）的影響較大。在排除反向壓縮波系的情況下，相同膨脹比時，經(jīng)反射膨脹波作用后的管內(nèi)膨脹深度比僅受入射膨脹波作用提高了將近60%，說明兩端開口壓力振蕩管內(nèi)氣體實現(xiàn)制冷的過程中反射膨脹波占主導(dǎo)作用。而實際工作中，反向壓縮波系會降低壓力振蕩管內(nèi)的膨脹深度，且隨著高溫排氣壓力提高，反向壓縮波系強

3、度增大，管內(nèi)的膨脹深度近似呈線性下降。
　?。?）為了削弱了反向壓縮波系強度，提高管內(nèi)膨脹深度，本文提出了變截面兩端開口壓力振蕩管結(jié)構(gòu)。相對于均直型壓力振蕩管而言，在相同操作工況下，變截面壓力振蕩管內(nèi)的膨脹深度增大了14%左右。
　　（3）在本文研究的寬度及工況范圍內(nèi)，分析變截面壓力振蕩管均直段的寬度對振蕩管性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著壓力振蕩管寬度的增加，管內(nèi)膨脹深度增加、膨脹區(qū)氣體溫降增加、射流損失率減小、泄露百分比減少，從

4、這幾個指標來看增大壓力振蕩管寬度有利于提高壓力振蕩管的制冷性能；然而激波增壓效率隨寬度增加而減少，從這個指標來看增大壓力振蕩管寬度不利于提高壓力振蕩管的制冷性能。綜合分析，在高壓進氣噴嘴與壓力振蕩管開啟時間相同的情況下，壓力振蕩管寬度應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，膨脹比為3時，本文給出壓力振蕩管寬度應(yīng)保持在14～22mm的范圍內(nèi)。
　?。?）對變截面兩端開口壓力振蕩管的突擴段結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，得出為了使變截面壓力振蕩管的制冷性能相對較優(yōu)，突