溴化锂吸收式制冷系统气泡泵中多气泡运动模拟

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ryterj45
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吸收式制冷系统相比于传统压缩式制冷系统,以船舶废气、废水等低品位废热作为加热热源,减少对高品位能源的消耗,节能环保;气泡泵吸收式制冷系统相比于传统机械泵吸收式制冷系统,以气泡泵代替了传统机械泵,由于气泡泵不需要额外电能或机械能驱动,进一步减少对高品位能源的消耗,获得更好的节能效果。气泡泵的核心部件是提升管,发生器产生的气液两相流经过提升管进入气液分离器,提升管内的流型对提升管的提升效率有较大影响。本文对提升管内两相流流型进行模拟,从多个角度分析气泡的运动特性。格子Boltzmann方法基于分子动理论,该方法在宏观上是离散的,在微观上是连续的,被称为介观模拟方法。由于格子Boltzmann方法的介观特性可以准确描述、计算气液界面,并且可以对气液两相流领域的气泡运动进行有效的模拟,因此本文采用格子Boltzmann方法对溴化锂吸收式制冷系统气泡泵提升管内的气泡运动特性进行模拟研究。模拟对象为溴化锂溶液和水蒸气,密度比高达2778。但是由于溴化锂溶液气液密度比过大,极易引起数值模拟的不稳定。为此,本文对格子Boltzmann模型进行了改进,引入压力梯度,用同一个分布函数求解速度场和压力场,极大提高多气泡模拟的数值稳定性。为了研究气泡聚合对流场温度分布的影响,本文又将格子Boltzmann方法与热模型进行耦合。本文采用改进后的格子Boltzmann大密度比自由能模型对提升管内多气泡运动进行模拟,分析其聚并过程,以及流场速度、压力和温度的分布情况。模拟发现:在多气泡融合过程中,距离较近的气泡率先融合,由于气泡融合过程会受到周围气泡融合过程所带来的流场扰动的影响,融合后的气泡形状会发生扭曲,形态各异;气液界面速度梯度较大,在气泡附近会形成高速中心和高压中心,高速中心和高压中心会随气泡融合而融合;在气泡的上升和气泡融合过程中,气泡的温度会低于周围液体,同时发现,在气泡融合处温度明显降低;在多气泡融合区域,流场速度增加,压力和温度降低。
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