| 【中文题名】 | 涡流管能量分离模型及数值模拟研究 |
| 【英文题名】 | Investigations into Energy Separation Model and Numerical Simulation of the Vortex Tube |
| 【学科专业】 | 工程热物理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 涡流管,能量分离模型,数值模拟,,, |
| 【英关键词】 | vortex tube,energy separation model,numerical simulation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>工业用热工设备>> |
| 【论文摘要】 |
涡流管是一种能够同时分离出冷热气流的新型能量分离装置，由于其结构简单可靠、设备紧凑、无运动部件、制造运行成本低廉等特点，同时又具有制冷、制热、分离、抽真空等多方面功能，在科学研究和工业等诸多领域得到愈来愈广泛的应用。
尽管涡流管结构极为简单，但是发生在涡流管内的能量分离效应却极其复杂，至今没有一种精确的理论能够从本质上解释其效应。涡流管问世以来，涡流管及其相关效应的理论价值和巨大应用潜力，越来越受到国内外专家的关注。
根据涡流管能量分离过程特点，依据热力学第一、第二定律建立了涡流管不可逆过程的熵增模型和内部气流运动过程的热力学模型，采用熵产分析方法对涡流管内各热力学过程中的技术功与损失进行了定性分析和定量计算，获得了过程热力学参数随冷气流率变化的函数。
分析了涡流管内的流动过程，建立起内部过程的流动数学模型，从速度场的变化推导出内部冷热气流分离的温度表达式和压力场表达式。结果表明，涡流管内气流温度场和压力场的分布主要由速度场决定，而速度场又与冷气流率，入口压力以及结构参数有关。
针对涡流管内气流的实际运行特点，确定了一套适合于涡流管数值模拟的计算方法，并用此方法对涡流... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-11 |
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第1章 绪论 |
11-23 |
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1.1 概述 |
11-13 |
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1.2 涡流管的应用研究 |
13-15 |
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1.2.1 制冷应用 |
13-14 |
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1.2.2 分离应用 |
14-15 |
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1.2.3 替代膨胀阀 |
15 |
|
1.3 涡流管能量分离理论研究进展 |
15-21 |
|
1.3.1 国外研究进展 |
16-19 |
|
1.3.2 国内研究进展 |
19-21 |
|
1.4 论文研究的内容 |
21-23 |
|
第2章 涡流管能量分离过程热力学方法研究 |
23-36 |
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2.1 概述 |
23 |
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2.2 不可逆过程熵增分析 |
23-27 |
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2.3 涡流管内部热力学工作过程 |
27-30 |
|
2.4 涡流管能量分离过程热力学模型 |
30-32 |
|
2.5 实例分析 |
32-35 |
|
2.6 本章小结 |
35-36 |
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第3章 涡流管内流动简析求解 |
36-43 |
|
3.1 概述 |
36 |
|
3.2 涡流管内的流动分析 |
36-37 |
|
3.3 涡流管内流动与温度分布模型 |
37-42 |
|
3.3.1 等角速度方程推导 |
38-39 |
|
3.3.2 沿流线的能量平衡式 |
39-40 |
|
3.3.3 热冷气流温差 |
40-41 |
|
3.3.4 压力表达式 |
41-42 |
|
3.4 本章小结 |
42-43 |
|
第4章 涡流管的数值计算方法研究 |
43-59 |
|
4.1 引言 |
43 |
|
4.2 基本控制方程 |
43-44 |
|
4.3 适应于涡流管数值计算的几种湍流模型 |
44-51 |
|
4.3.1 标准κ-ε模型 |
45-47 |
|
4.3.2 RNG k-ε模型 |
47-48 |
|
4.3.3 Realizableκ-ε模型 |
48-50 |
|
4.3.4 RSM模型 |
50-51 |
|
4.4 数值计算方法 |
51-58 |
|
4.4.1 物理模型简化 |
51-52 |
|
4.4.2 网格划分 |
52-54 |
|
4.4.3 边界处理 |
54 |
|
4.4.4 求解器的选择 |
54-58 |
|
4.4.5 求解策略 |
58 |
|
4.5 本章小结 |
58-59 |
|
第5章 涡流管数值模拟结果与分析 |
59-76 |
|
5.1 概述 |
59 |
|
5.2 数值模拟结果实验验证 |
59-61 |
|
5.3 切向运动 |
61-69 |
|
5.3.1 旋涡运动基础 |
62-67 |
|
5.3.2 涡流管内的涡流特性 |
67-69 |
|
5.4 轴向运动 |
69-70 |
|
5.5 径向运动 |
70-71 |
|
5.6 循环流 |
71-72 |
|
5.7 温度分布 |
72-75 |
|
5.7.1 总温分布 |
72-73 |
|
5.7.2 静温分布 |
73-74 |
|
5.7.3 动温分布 |
74-75 |
|
5.8 本章小结 |
75-76 |
|
结论 |
76-78 |
|
参考文献 |
78-83 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
83-84 |
|
致谢 |
84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.130704 |
