通過適當調(diào)整混合動力流和吸入流接觸方式可以增強噴射器系統(tǒng)的性能。有研究表明:通過誘導噴嘴射流產(chǎn)生旋流射流,即在噴嘴出口產(chǎn)生一定切向速度,可以增加主流動和二次流動之間的接觸時間,并增強剪切力效應,可以提高噴射器的引射比。
大野機械研究了旋流葉片對具有中心射流的噴射器(水和蒸汽兩種介質(zhì))的影響。
在水噴射器噴嘴喉管的起始部分設有兩個水旋流葉片、蒸汽噴射器的噴嘴擴張段筒體內(nèi)設有八個蒸汽旋流葉片,當流體流過時會引起速度場的擾動并形成渦流。
對于相同蒸汽和水的入口壓力和溫度,對兩種噴射器的引射比和阻力系數(shù)進行了觀察。研究發(fā)現(xiàn),水噴射器的旋流葉片在提高引射比、?和阻力系數(shù)方面更為有效,而蒸汽噴射器中旋流葉片則導致性能下降。
集中研究了一種制冷中應用的空氣噴射器性能,以分析旋流對蒸汽射流的影響?;谌S數(shù)值方法,對有無旋流的情況進行了研究,并通過粒子圖像測速(PIV)技術(shù)進行了驗證。展示了該系統(tǒng)中實施的翼型截面旋流發(fā)器,
分別為 I 型和 II 型,安裝在噴嘴上游收斂段。
一個帶有 100 升儲備的空氣壓縮系統(tǒng)中的噴射器,主噴嘴直徑和面積比分別為 3.2 mm和 2.56mm ,在透明系統(tǒng)中進行了測試。
主流動通過轉(zhuǎn)子流量計量,而二次流動通過孔板流量計測量。與無旋流相比,徑向速度的增加使性能分別提高了 5%、2%(II 型帶 5 個葉片)和小于 2%(II 型帶 3 個葉片)
大野機械后續(xù)對掃掠角為 10°、20°和 30°的不同 I 型旋流發(fā)生器布置進行了三維數(shù)值模擬,并通過 PIV 進行了驗證。旋流強度通過無量綱參數(shù)旋流數(shù)(SN)來量化;旋流數(shù)定義為軸向角動量通量與軸向動量通量的比值,具體公式如下:
由于喉管處靜壓降低,主流動壓力導致軸向速度降低,從而使速度沿噴射器呈指數(shù)衰減。對于腔室型旋流發(fā)生器,30°的掃掠角使引射比提高了 15%。
大野機械為蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中的旋流葉片申請了專利。除了固定的旋流葉片外,還積極使用自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來交換壓力并增強混合。將一個自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子安裝在固定的軸上它利用非定常流體和超聲速流動原理來實現(xiàn)誘導流的壓縮。這減少了湍流混合過程中的損失,從而在朗肯循環(huán)和氣體循環(huán)以及制冷循環(huán)的頂部循環(huán)中提高了絕熱效率。
通過計算更新了這種新設計的研究狀態(tài),并采用了各種幾何布置;優(yōu)先考慮了轉(zhuǎn)子葉片的前緣和后緣以及截面形狀。
目前對于旋流噴嘴的研究較少,更缺少實證數(shù)據(jù)與應用經(jīng)驗。理論上講出口旋流可以增加一二次流剪切與攜帶,但同時會增加渦流產(chǎn)生的損失。因此綜合效果決定存在一個旋流臨界角度,該臨界值與出口射流流速、氣粘性等參數(shù)相關(guān)。
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