基于Fluent的涡流管性能及三维强漩流流动的数值模拟

发布时间：2024-03-08 21:08

　　采用Fluent数值模拟的方法,对R41、R32、R23、R290、R134a和R1234yf进行三维数值模拟,得到工质对涡流管制冷效应、制热效应以及分离效应的影响规律,并以R41分析涡流管内部三维压力场、流场和温度场的分布规律。模拟结果表明:R41的制冷、制热以及分离效应最好,最大分离效应为5.2 K。涡流管内部呈现复杂的三维强漩流流动状态;管内漩涡流动是自由涡和强制涡的组合;内部存在顺流、逆流、循环流流动状态,冷热流体的分界点是顺流和逆流的交界处,顺流和逆流流体以循环流形式在分界点进行热量交换。

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【部分图文】：

图1涡流管结构简图

涡流管结构简图如图1所示，其主要尺寸为涡流管热端管长100mm、冷端管长35mm、热端管径5mm、冷端管径2.5mm、喷嘴高18mm。由于涡流管是轴对称形状，因此模型以冷端与热端管交接面中心为原点，以冷热两端管的中轴线为z轴、喷嘴方向为x轴、垂直喷嘴方向为y轴建立柱坐标....

图2网格节点数与制冷效应关系

网格划分是数值模拟重要环节，网格的质量和数量将直接影响数值模拟的计算结果。2005年Aljuwayhel对涡流管进行实验研究，实验中测得冷流比为0.172时制冷效应ΔTc是（9.4±0.2)K，为提高涡流管三维数值模拟的效率和质量，本文对Aljuwayhel的涡流管实验进行三维数....

图4压力分布图

当冷流比为0.6时，取R41为研究对象，其x=0截面压力分布图如图4所示。由图4可知涡流管热端有明显的压力梯度：在涡流室区域，流体自喷嘴切向进入涡流室，由于管外缘的作用，流体沿外缘做高速漩涡流动形成涡流室外缘高压而轴心低压现象；沿着热端管的方向，由于热端阀的作用，致使热端阀区域流....

图7轴向速度分布图

图6轴向速度的径向分布由图6可看出无量纲参数z*越小，其径向距离r上逆流现象越明显；随着径向距离的增加，正反流动存在明显的分界点，在分界点处轴向速度为，此分界点构成的面为轴向零速包络面[4]，是流体顺流和逆流的分界点，同时也是冷热气流的分界点，顺流热气流的轴向速度在外缘区域较高....

本文编号：3922393