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ノンフロン自然冷媒に適用される超音速二相流エジェクタの開発

适用于无CFC天然制冷剂的超音速两相流喷射器的研制

基本信息

批准号：
10J07038
负责人：
原田敦史
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,ノンフロン冷媒を使用した高効率の二相流エジェクタサイクルを開発し,空調および冷凍サイクルの効率を向上させることである.本年度は,.特に,二相流エジェクタの内部流動を解明するため,エジェクタ混合部などにおける流動形態である低クオリティ域超音速ミスト流れ場中に発生する衝撃波や膨張波などの現象に焦点を当てた.主な研究内容として、二相流エジェクタを用いた冷凍サイクルの実験装置の製作および高速圧縮性二相流の数値解析を並行して行った.数値解析は,気液相間で行われる熱輸送および質量輸送を考慮した解析モデルを提案し,二相流エジェクタ内に発生する衝撃波や膨張波の特性を調べた.まず,熱緩和現象を伴う流れ場中に発生する空気-水系二成分二相流の斜め衝撃波の特件をCIP法によって解析を行った。熱緩和現象を伴う二相流斜め衝撃波は,輸送過程が凍結および平衡状態の衝撃波角の間に常に存在することなどが明らかにされ,これら結果は,日本冷凍空調学会論文集にて出版された.また,相変化を伴う解析は自然冷媒として実用化が始まっている炭酸ガスを実在気体として扱い,解析を行った.この研究によって,ミスト流中に発生する相変化を伴う二相流斜め衝撃波の基礎的性質が明らかになった.この相変化を伴う圧縮性ミスト流れの解析コードを用いて,二相流エジェクタ内に設置されたノズルより噴出される超音速ミスト流の基礎的性質を数値解析により調べた.この解析により,分散相となる液滴が引き起こす非平衡の効果が噴流に及ぼす影響を明らかにし,この研究結果は機械学会にて発表された.

The purpose of this study is to develop the two-phase flow with high efficiency using Freon, and to improve the efficiency of air conditioning and refrigeration. This year, In particular, the internal flow of the two-phase flow field is analyzed. The flow pattern in the mixing section is low in the supersonic flow field, and the shock wave and expansion wave generated in the flow field are focused. The main research contents include: manufacturing of refrigeration equipment and numerical analysis of high-speed compressible two-phase flow Numerical analysis of heat and mass transport in the two-phase flow is carried out in consideration of the characteristics of shock waves and expansion waves generated in the two-phase flow. The characteristics of oblique shock waves generated by air-water two-component two-phase flow due to thermal relaxation phenomenon are analyzed by CIP method. Thermal relaxation phenomenon accompanied by two-phase flow oblique shock wave, transport process from freezing to equilibrium state of shock wave angle often exists, the results of the paper published by the Japanese Refrigeration and Air Conditioning Society. In the case of natural refrigerants, the analysis of carbon dioxide is carried out in the case of natural refrigerants. The fundamental properties of oblique shock waves associated with two-phase flows are discussed. The phase change of the supersonic flow is accompanied by the pressure reduction property of the supersonic flow. The results of this study are presented in the Journal of Mechanical Engineering.