制冷剂在工质泵轴承微隙内高速剪切流动与传热特性研究

基本信息
批准号:51406157
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:赖天伟
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴伟烽,陈双涛,曹菁,陈兴亚,李博文
关键词:
无油工质泵流动特性制冷系统制冷剂动压润滑空化
结项摘要

Flow and heat transfer characteristics of refrigerant under high shear-rate within limited space are the bases of oil-free refrigerant hydrodynamic lubrication which are crucial for the stability and reliability of self-lubricated refrigerant pump/compressor in free cooling system with evaporation. In this project, the flow pattern transition and heat balance characteristic of refrigerant confined within rotational periodic micro-scale convergent-divergent channel of journal bearing in refrigerant pump will be highlighted, especially focusing on phase transition with cavitation and non-equilibrium thermodynamic process under high shear-rate near saturated liquidus curve. Through combination of theoretical analysis and experimental research, the basic coupling mechanism between flow and heat transfer characteristics of refrigerant film with phase transition under high shear-rate within limited space will be studied in search of the formation condition and evolution features of pressurized refrigerant film under pulsed excitation. In order to clarify the principal influencing factors and acting mechanism on the formation of non-equilibrium thermodynamic refrigerant transient interface within limited space, the theoretical visco-elastic hydrodynamic lubrication model of refrigerant with phase change will be established by considering the nonlinear thermal physical properties of meta-stable fluid and rheological characteristics induced by cavitations. Based on above, load capacity and dynamic stability experiments of pressurized refrigerant film with phase change will be carried out to analyze the fluid-structure coupling mechanism between refrigerant film and high speed rotor aiming at establishing the basic design criteria of hydrodynamic lubrication with phase change for oil-free refrigerant pump.

受限空间高速剪切条件下制冷剂的空化相变流动与传热特性是无油制冷剂动压润滑的基础,也是蒸发相变自然冷却系统自润滑制冷剂泵/压缩机稳定性与可靠性的关键。本项目重点关注工质泵径向轴承旋转周期缩-扩微小间隙内制冷剂的流态转捩特征和热平衡特性,尤其是近饱和液相区制冷剂高速剪切受迫流动的空化相变规律和非平衡热力学过程;拟采用理论分析与实验研究相结合的方式研究受限空间高速剪切制冷剂液膜相变流动与传热的基本耦合规律,探寻脉动激励下制冷剂相变压力膜的形成条件和演化规律;考虑相态转变过程中亚稳态流体非线性热物性和空泡诱发的流变特征,构建制冷剂相变粘弹性流体动压润滑理论模型,阐明影响受限空间制冷剂非平衡热力学瞬态界面形成与发展的主要因素和影响机理;在此基础上,进行制冷剂相变压力膜承载特性与动力学稳定性实验,获得制冷剂自润滑压力膜与高速转子的流-固耦合特性,最终确立工质泵无油制冷剂相变动压润滑的基本设计准则。

项目摘要

在工质泵驱动自然冷却系统中,制冷剂工质泵采用贯流式设计,制冷剂不仅是润滑剂,而且也充当了冷却剂的角色,其中蒸汽型汽蚀是影响制冷剂自润滑轴承承载特性的关键核心问题。本研究针对自然冷却系统的工作环境设计了高速制冷剂自润滑工质泵,实现了制冷剂润滑工质泵的高速运转,探索了饱和液相线附近动压的形成机理,考虑了蒸汽型汽蚀的影响,结合雷诺边界条件分析了轴承内的压力分布和轴承的承载特性,比较了不同环境温度、压力、偏心率和运转速度对轴承性能的影响,另外比较了蒸汽型空化发生时轴承的动态参数和稳定性参数,揭示了制冷剂空化相变流体动压润滑形成与发展过程中流动与传热特性及耦合机理,建立空化相变流体动压润滑的数理模型,实现相变流体动压润滑承载特性和热稳定性的预测与评估;明确了制冷剂剪切空化相变压力膜形成的非平衡热力学过程;获得了流体热物性参数、通流截面变化率、环境温度和压力等参数对压力膜承载特性和稳定性的影响规律;解决了高速旋转工质泵/压缩机中制冷剂自润滑热平衡和动力学平衡的基础性问题,确立制冷剂相变自润滑的基本设计准则;此外,分析了柔性轴承在高速旋转机械中的应用,包括止推轴承瓦块分区对压力分布的影响和全动压柔性支承技术,进而建立了高速转子的动力学模型,分析了影响高速旋转机械可靠性的主要影响因素和影响机理,为制冷剂自润滑高速轴承-转子系统的优化设计提供了更全面的理论支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
2

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
3

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
4

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

赖天伟的其他基金

相似国自然基金

1

复合结构CPL毛细芯内工质流动与传热特性研究

批准号:50306007
批准年份:2003
负责人:李强
学科分类:E0603
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
2

液-液相分离工质在微通道内多相流动传热特性及分离过程调控机制

批准号:51906257
批准年份:2019
负责人:丁斌
学科分类:E0603
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

相变纳米胶囊悬浮液在微通道内的流动与传热特性

批准号:51606045
批准年份:2016
负责人:贾莉斯
学科分类:E0603
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
4

微细通道内非共沸混合工质流动沸腾特性及传热机理研究

批准号:51776015
批准年份:2017
负责人:贾力
学科分类:E0603
资助金额:55.00
项目类别:面上项目