噴射器內激波調控與超音速兩相流熱質傳遞機理研究

《噴射器內激波調控與超音速兩相流熱質傳遞機理研究》是依託清華大學，由祝銀海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：噴射器內激波調控與超音速兩相流熱質傳遞機理研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：祝銀海
• 項目類別：面上項目

項目摘要

噴射器是一種具有增壓、真空、混合作用的重要裝置。本項目以低溫多效蒸餾系統中的蒸汽噴射器和CO2噴射/壓縮製冷系統中的跨臨界噴射器為研究對象，圍繞噴射器內超音速流動過程中的激波分布規律、凝結與蒸發兩相流的熱質傳遞機理和噴射器激波調控機理這三個關鍵科學問題，利用紋影光學測量方法和數值模擬研究噴射器內超音速兩相和超臨界流體流動中激波分布規律，揭示超音速氣動激波與相變過程的耦合影響機理；利用PIV及毛細管測量技術研究噴射器內的二維局部速度、壓力分布規律，建立噴射器內的非平衡凝結和蒸發過程的數理模型；設計新型噴嘴構型和增加激波發生元件來調控噴射器內的激波系，研究適用於兩相和跨臨界噴射器的激波調控機制；最後研究變工況下噴射器的性能特性，建立噴射器的最佳化設計方法。本研究將為提升噴射器性能提供理論依據，對相關工業領域的增產和節能減排有重要意義。

結題摘要

本項目深入揭示了噴射器內超音速流動過程中的激波分布規律、凝結與蒸發兩相流的熱質傳遞機理，提出了噴射器激波的調控方法，獲得了變工況下噴射器的性能特性，建立噴射器的最佳化設計方法。項目研究提升了跨臨界CO2製冷與熱泵系統的能效比，為超臨界CO2為工質的冷熱電聯供系統提供最佳化方法和模型。本項目通過對跨臨界噴射器機理的深入認識，設計了高性能噴射器部件，研發了跨臨界CO2噴射-壓縮熱泵機組，在-20℃低環境溫度工況下制熱COP達到1.92（進出水溫9/55℃）。該技術目前正在清華大學山西清潔能源研究院進行成果轉化，在北方清潔供暖、原油降粘輸運等領域套用前景廣闊。本項目共發表SCI論文5篇，EI論文2篇，全部為第一標註。申請發明專利3項。培養研究生3名。項目負責人共參加國際會議8次、國內會議11次，其中做邀請報告7次。