基于场协同流场优化的喷射器设计方法研究

After the analysis of present ejector designing methods, an innovative technique based upon the Field Synergy methodology is proposed. The main contents cover: 1) study on the compressible field synergy analysis model,2) study on the analysis method of the ejector flow field using field synergy model and on the optimization criteria, and 3) study on the innovative ejector designing method using field synergy analysis. In order to carry out this project, theory analysis and modeling, experimental verification and dimension analysis are employed. In the field synergy model verification, a wind tunnel, a PIV set, a hot-wire anemometer set and other equipments will be used to test the flow filed, and the testing results will be compared with the model predicting. The performance of the ejector derived from the new designing model will be tested and analyzed. The working fluids are air, steam and Freons. The innovative ejector designing method achieved from this project will promote the ejector application and support the further advance of the new enviromental protection and the energy saving techiques. At the same time, the study on the compressible flow model also contributes to the development of the field synergy analysis methodology and its application on the fluid flow analysis and related ares.

针对喷射器性能较低的问题，在分析了现有设计方法存在不足的基础上，本项目提出研究基于场协同流场分析与优化的喷射器设计新方法。主要内容包括：1) 研究和建立适用于可压缩流动的场协同模型；2)研究基于场协同分析模型的喷射器流场分析方法及优化判定准则；3)研究基于场协同分析优化的喷射器设计新方法。采用理论分析与模型完善、试验验证和无量纲归纳的方法完成本研究。为验证得到的可压缩场协同流动分析模型，采用风洞试验、PIV、热线仪等测试流场并与模型预测比较；采用喷射器性能分析试验台验证设计方法。研究工质涵盖空气、水蒸气和氟利昂。本项目研究的高效喷射器设计方法，对于促进该设备更广泛应用和我国节能环保新设备、新产品的诞生具有支撑作用。同时本项目进一步讨论了可压缩流场条件下的场协同模型，为其在流动减阻中的应用做出了奠定了基础。

本项目以场协同思想为指导，提出了流体流动过程压力降与速度协调性研究建议，完成了可压缩场协同流动分析模型、进行了试验验证并应用于喷射器高效设计方法研究，将场协同理论进一步拓展到了强制涡分析和涡流发生器的研究中，形成了新的研究成果。主要研究内容包括：流体流动场协同建模与流动减阻方法的理论建立方法、验证；从场协同分析方法得出的结果应用于喷射器结构和性能优化，同时该方法还被应用于换热场协同的研究中；场协同强化对流传热的分析与拓展研究；场协同流体流动减阻方法与涡脱离模型耦合优化非稳态流场，优化流体机械设计新方法研究；场协同流体流动方法分析强制涡运动与能量分离过程研究。作为理论研究的重要应用，依据本项目研究成果设计的高效喷射器和新型喷射式制冷/热泵系统成功应用于产业化，获得市级科技发明一等奖。