同步自转型CO2涡旋膨胀机跨临界膨胀气液相变延迟特性及流动控制机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recovery of throttle expansion energy by scroll expander is an important way to improve the performance of transcritical CO2 heat pump and refrigeration cycle. However, the delayed gas-liquid phase transition in the process of CO2 transcritical phase change expansion will lead to a significant decrease in the expander performance and the cycle efficiency. By means of numerical simulations and experiments, this project will study the gas-liquid phase transition delay characteristics and the energy-work conversion mechanism of the transcritical expansion of CO2 scroll expander. This project will study the cavitation mechanism of the opposite suction vortex and the induction mechanism of gas-liquid phase transition in CO2 scroll expander, and study the variation law of gas-liquid phase transition delay characteristics based on the control of opposite suction vortex. The flow control method of the gas-liquid phase transition delay in CO2 transcritical expansion will be summarized and put forward. Through the implementation of this project, we can deeply reveal the correlation mechanism between the energy-energy conversion efficiency and the gas-liquid phase transition delay in the process of transcritical phase change expansion of CO2 scroll expander, and clarify the induction mechanism of the suction cyclone cavitation of CO2 scroll expander to the nucleation and gas-liquid phase change of the transcritical expansion bubble. The research results will provide theoretical support for weakening the gas-liquid phase transition delay of CO2 transcritical expansion, reducing the loss of phase transition delay, and improving the power conversion efficiency of CO2 scroll expander.
利用涡旋膨胀机回收节流膨胀功是提升跨临界CO2热泵与制冷循环性能的重要途径。然而,CO2跨临界相变膨胀过程中发生的气液相变延迟会导致膨胀机性能以及循环效率大幅下降。针对同步自转型涡旋膨胀机,本项目通过数值模拟与试验手段,研究CO2涡旋膨胀机跨临界膨胀气液相变延迟特性与能功转换机理;研究CO2涡旋膨胀机对置吸气旋涡空化以及气液相变诱导机理;研究基于对置吸气旋涡控制的气液相变延迟特性变化规律;在此基础上,总结并提出CO2跨临界膨胀气液相变延迟的流动控制方法。通过实施本项目,可以深入揭示CO2涡旋膨胀机跨临界相变膨胀过程的能功转换效率与气液相变延迟的关联机理,并阐明CO2涡旋膨胀机吸气旋涡空化对CO2跨临界膨胀气泡核化与气液相变的诱导作用机制。研究结果将为弱化CO2跨临界膨胀气液相变延迟、减小相变延迟损失,进而改善CO2涡旋膨胀机能功转换效率提供理论支撑。

结项摘要

利用涡旋膨胀机回收节流膨胀功能够有效提升跨临界二氧化碳热泵与制冷循环性能。然而,CO2跨临界相变膨胀过程中发生的气液相变延迟会导致膨胀机性能以及循环效率下降。针对CO2热泵循环涡旋膨胀机跨临界变相膨胀过程中发生的气液相变延迟问题,本项目结合数值模拟与试验方法,围绕跨临界相变膨胀流动特性、气液相变延迟机理以及流动控制方法等三个方面内容展开研究。基于本项目发展的CO2涡旋膨胀机跨临界相变膨胀VOF多相流非定常数值模拟方法,揭示了CO2涡旋膨胀机跨临界气液相变膨胀流动特征;结合熵产理论+Omega涡识别方法,阐释了CO2涡旋膨胀机跨临界气液相变膨胀流动的不可逆损失机理;在此基础上,探讨了吸气旋涡空化对跨临界膨胀气液相变的诱导作用机制,并获得了吸气结构对吸气湍流拟序旋涡及流动损失的影响规律,提出了基于吸气旋涡导流调控的流动增效控制方法。上述研究结果为弱化CO2跨临界膨胀气液相变延迟、减小相变延迟损失,改善CO2涡旋膨胀机能功转换效率提供了理论支撑。依托本项目,发表相关标注国际顶级期刊论文4篇,国际重要期刊论文1篇,授权/公开国家发明专利3项,培养博士研究生2人,硕士研究生4人,相关研究持续获批国家自然科学基金面上项目1项。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
An improved geometric theoretical model and throughflow prediction method for a CO2 scroll compressor of automotive air-conditioning system
汽车空调CO2涡旋压缩机改进几何理论模型及通流预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    International Journal of Energy Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song Panpan;Wu Ding;Lu Zhenbo;Zheng Siyu;Wei Mingshan;Zhuge Weilin;Zhang Yangjun
  • 通讯作者:
    Zhang Yangjun

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其他文献

以R245fa为工质的余热回收系统的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏名山;史磊;宋盼盼;王芳君;马朝臣
  • 通讯作者:
    马朝臣
有机朗肯循环系统蒸发器的数值模拟与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华北电力大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王芳君;魏名山;史磊;宋盼盼
  • 通讯作者:
    宋盼盼
以R245fa为工质的重型柴油机余热回收系统的模拟与试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏名山;史磊;宋盼盼;王芳君;马朝臣
  • 通讯作者:
    马朝臣
激光辅助切削氮化硅陶瓷的温度场仿真及参数研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋盼盼;赵玉刚;蒲业壮;赵传营;周海安
  • 通讯作者:
    周海安
基于神经网络遗传算法的磁粒研磨TC4材料工艺参数优化
  • DOI:
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.02.040
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵传营;赵玉刚;刘宁;宋盼盼;高跃武;张勇;刘广新
  • 通讯作者:
    刘广新

其他文献

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宋盼盼的其他基金

CO2涡旋压缩机泄漏增阻与压缩增效协同控制机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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