【摘 要】
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由于全球变暖、臭氧层破坏等环境问题愈发严重,汽车空调中广泛使用的高GWP（Global Warming Potential）制冷剂R134a正逐步被替代。天然工质CO2（R744）的温室效应极低,是一种非常好的替代制冷剂。但其存在着高温工况下性能衰减严重、节流损失大的缺点。采用喷射器能够回收工质膨胀功,提高系统能效,因此该方法备受关注。因而研究喷射器内部的两相流动机理以及带喷射器的跨临界二氧化碳汽
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由于全球变暖、臭氧层破坏等环境问题愈发严重,汽车空调中广泛使用的高GWP（Global Warming Potential）制冷剂R134a正逐步被替代。天然工质CO2（R744）的温室效应极低,是一种非常好的替代制冷剂。但其存在着高温工况下性能衰减严重、节流损失大的缺点。采用喷射器能够回收工质膨胀功,提高系统能效,因此该方法备受关注。因而研究喷射器内部的两相流动机理以及带喷射器的跨临界二氧化碳汽车空调系统特性对二氧化碳制冷剂在汽车空调上的应用意义重大。本文采用喷射器数值仿真以及实验研究的方法对带喷射器的二氧化碳汽车空调系统进行研究。主要研究内容以及结论包括:（1）喷射器单体数值仿真。基于混合多相流、可压缩和相变模型开发了喷射器计算流体力学模型,利用模型分析了喷射器内部压力和Mach数的变化以及空化相变、蒸发相变和超声速激波现象。针对喷射器的关键结构参数仿真优化研究,确定最优的结构尺寸,为车用领域喷射器的结构设计奠定了理论基础。（2）喷射器单体性能分析。通过实验分析了喷射器入口制冷剂状态对单体性能影响。分析了Nakagawa、Butrymowicz以及Elbel单体效率模型之间的差异以及入口状态对模型的影响;根据Bukingham的π理论建立了喷射器的引射比预测模型,能有效的根据入口状态预测喷射器的引射比。（3）二氧化碳喷射制冷系统和常规制冷系统性能对比。实验对比研究了充注量、电子膨胀阀开度、室外侧环境温度、室内侧风量以及压缩机转速对系统性能的影响。在1.5kg充注量下,喷射循环的COP和制冷量比常规循环高8.6%和9.4%。喷射系统性能随着蒸发器前电子膨胀阀开度的增加,先变大后缓慢降低。随着室外温度增加,常规系统制冷量降低了31.2%,而喷射系统仅为15.6%。研究结论能为二氧化碳喷射器在汽车上的应用提供指导。
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