《製冷系統兩相噴射噪聲熱物理作用機制與模型研究》是依託上海交通大學，由祁照崗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：製冷系統兩相噴射噪聲熱物理作用機制與模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：祁照崗
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
兩相噴射噪聲是製冷系統主要噪聲源之一。該噪聲不能通過類機械氣動噪聲方法消除，而需要針對其中的熱物理作用機制來研究其產生機理。本項目通過試驗研究與理論分析，基於噪聲理論，結合在全消音室中開展的試驗研究，針對兩相噴射過程中工質熱力學狀態以及兩相激波形態等熱物理參數與現象，利用高速成像技術和噪聲時域-頻域頻譜分析技術，探究兩相噴射噪聲中的熱物理作用機制與機理，對工質特性、噴射器結構、噴射過程中的壓力、溫度、相態以及兩相激波等與噪聲的相關性展開研究。通過該研究，揭示兩相噴射噪聲中的熱物理作用機制特性，獲得兩相噴射噪聲的理論數學模型，在機理上解釋兩相噴射噪聲產生的根本原因。通過此研究，將拓展製冷系統噪聲產生機理的認識，更好地掌握兩相噴射噪聲對系統總體噪聲的影響，為有效抑制噴射噪聲提供給理論基礎。
結題摘要
本項目以兩相噴射器中的流動與噪聲特性為研究對象，利用理論計算和計算流體力學（CFD）方法對噴射器性能及內部流動機理進行了仿真研究，對影響噴射器性能的結構參數和工況參數進行了分析，建立了噴射過程中摩擦損失經驗關聯式以及兩相噴射過程中聲速與性能預測之間的關係。研究結果對設計性能最佳化的噴射器具有指導意義。本項目從以下幾個方面進行了研究。1、一維噴射器性能仿真研究；2、兩相聲速對噴射器性能的影響研究；3、噴射器內部流動特性仿真研究；4、噴射器性能的試驗研究。主要結果包括：1、建立了噴射器的熱力學模型的基礎上，針對實驗數據對熱力學模型中的係數進行更為仔細的確定，並對完善了的模型進行仿真。基於噴射器1D數學模型和已有噴射器性能參數，本項目提出了一種基於噴射器運行工況和噴射器結構參數的經驗關聯式，新關聯式預測結果與實驗值符合較好，誤差波動範圍為±2%。2、研究了兩相區音速公式對一維臨界模式下噴射器性能仿真的影響。理論計算表明，不同壓力下，兩相區的音速隨製冷劑氣相質量分數有較大的變化。與噴射器的實驗數據相比，使用不同音速公式的仿真結果的確存在差異。仿真結果表明，對R134a，水和R290，仿真結果之間的差異分別在±5.0%，±8.7%和±11.5%。使用Niknam等公式的結果在R134a和R290的仿真中，相對誤差較大；使用（Minnaert + Smith）公式在使用水的仿真中，相對誤差較大。這表明還需要進一步研究兩相區音速，以期提高噴射器仿真模型對不同工質的適用性。3、建立了2D與3D噴射器數學模型，並進行了對比分析。結果顯示2D仿真中噴射器性能與3D模型預測高度一致，但在系統內壓力、速度分布等方面具有一定區別。4、在現有的空調系統的基礎上，改造系統管路，用噴射器替代膨脹閥，在系統中研究噴射器的關鍵尺寸的影響；在關鍵尺寸最佳化的基礎上，對蒸發器、冷凝器和壓縮機進行再匹配，實現系統進一步最佳化。通過實驗對比，噴射器系統比膨脹閥系統在高、中和低3種工況都有優勢，能效比最多能改善9.3%。
