《微激勵振盪射流集中耗散氣波制冷機制及強化》是依託大連理工大學,由鄒久朋擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微激勵振盪射流集中耗散氣波制冷機制及強化
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒久朋
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前靜止式氣波制冷機制的缺陷，提出以微射流高效激勵、低損失地產生可調控的附壁振盪射流，再進雙開口短氣波管中高效傳輸分離能量，最後在共容腔中集中耗散的新型高效氣波制冷機制。研究伴隨兩項重大變革所呈現的理論新問題：高速可壓縮射流非定常流動的邊界層分離控制；微射流激勵射流振盪的高效機理、幾何最佳化機制；雙開口短氣波管內能量的動態分離與製冷，末端開口邊界條件的約束機制等。該制冷機制研究能避免原機制射流自激勵振盪所產生的能量損失，和消除反射激波提高效率，及克服長氣波管的振動與可靠性缺陷。.研究微射流的高效激勵、誘導機制和主射流的回響性能，振盪控制與強化。研究雙開口短氣波管在末端共容貫通的邊界條件下，管內波系的運動特徵和能量傳輸轉換關係，管內溫差、壓力振幅與過程效率之關係及能動控制措施；研究混合能損與反射激波的消除、流道參數最佳化等。以期創新高效無動件氣波製冷裝置，發展高速射流控制與氣波套用理論。
結題摘要
以分散壓力能高效利用為背景，研究外引激勵流高效產生可控附壁振盪射流，再高效分離耗散能量的新型氣波制冷機制。研究伴隨這兩項重大變革所呈現的新科學問題、和指導套用的普遍規律。包括提升振盪能效的巨觀、微觀機理，能損原因與抑制方法；振盪器幾何尺寸對激勵靈敏度和能效的耦合機制與幾何最佳化；外激勵流參數與時變模態對激振能力和振盪能效的關聯影響；創新型中部阻波腔氣波管機理與波系分析、製冷效率影響規律；氣波管入口高效射流模態和實現方法；外激勵二級附壁振盪模式。項目研究得到重要結果：(1)外激勵振盪法能效率很高，膨脹比2時總壓保持率K達85%，遠高於射流反饋自激勵振盪法；外激勵流升壓快、總壓高、持續激勵，能加速主射流切換，降低卷吸、碰撞及三通流動損失；持續壓主射流不脫壁，抑制邊界層分離，特別是可自膨脹加速，避免主射流抽吸動能損失。(2)獲得外激勵附壁振盪器幾何參數對易振性和能效制約關係及最佳化結果：S/W＝0.3～0.4，L/W≈1.2，H/W≈4，h/W≈0.9，激勵流與主射流流量比0.3，K可達90%，減小膨脹比K上升。(3)激勵流總壓降低、中途衰壓，會顯著降低振盪能效，故原有反饋自激勵方式能效難提高；而外激勵流參數20%的變化，對振盪穩定性和總壓保持率影響輕微。(4)揭示現有氣波管缺陷，發明了中部阻波腔式氣波管，能強力抑制反射激波回熱，和匹配管內波系，製冷效率比現有高效末端吸波腔式管相對高約10%，低谷高約18%。(5)證明了靜止式氣波機以射流單擺振盪注氣會嚴重限制其製冷效率，減小占空比、使各管注氣時長和周期均等是打破效率瓶頸的關鍵。(6)發明了二級（兩次）射流附壁振盪器，高效獲得1/4占空比時均脈衝，使氣波管相對效率提高約40%。研究結果對於高速流動的主動控制、邊界層流動分離的主動干預、抑制，不定常流動能量傳遞等當今流體力學熱點研究課題，提供參考和借鑑，且有廣泛套用前景：創新高效可靠的附壁振盪器，提高氣波制冷機製冷效率，小膨脹比振盪脈衝用於消除流動死區、增強傳質，還可用於生化反應器、污水處理、高效傳熱等領域。
