CO2双缸滚动活塞膨胀机的Fluent仿真与性能分析

"这篇文章是关于2011年发表在《天津大学学报》的一篇研究论文，主题是使用CO2双缸滚动活塞膨胀机提升CO2跨临界循环效率。研究通过 Fluent 软件对膨胀机的内部压力场、不同尺寸中间通道的压力场及湍流强度进行了模拟与分析。" 正文: 该研究探讨了如何通过采用双缸滚动活塞膨胀机替代传统的节流阀来提高二氧化碳(CO2)跨临界循环的效率。跨临界循环是一种利用CO2作为制冷剂的热力学过程，常用于空调和制冷系统中。这种循环通常涉及高压和低压阶段，而节流阀通常用于控制流体的压力降低，但可能会导致效率损失。 研究中，科研人员利用 Fluent，这是一个广泛使用的计算流体动力学(CFD)软件，对双缸滚动活塞膨胀机在运行时的内部环境进行了详尽的模拟。他们重点关注了膨胀机内部的压力分布，以及不同长度和直径的中间通道对压力的影响。压力场分析揭示了一个关键发现：膨胀过程中，总容积并不简单等于一级气缸和二级气缸的容积之和，中间通道的容积也需考虑进去。 此外，对于不同尺寸的中间通道进行的分析指出，长度为20mm、直径为4mm的通道能产生最小的压力损失，这为优化膨胀机设计提供了重要参考。中间通道的设计对于减小流动阻力和提高整体效率至关重要。 在湍流强度方面，研究发现，湍流主要集中在二级气缸的进气口附近，特别是月牙形空间区域，这可能导致不稳定性并影响流体动力学性能。相反，一级气缸内的流体流动相对较为稳定，湍流强度较低，这有利于保持系统的稳定运行。 关键词如“CO2跨临界循环”、“滚动活塞膨胀机”和“Fluent”突显了研究的核心内容。中国分类号TB65和TK121分别对应于机械工程和内燃机领域，文献标志码A表明这是一篇原创性研究论文。文章编号0493-2137(2011)12-1093-07提供了引用这篇论文的必要信息。 这项研究对于理解双缸滚动活塞膨胀机的工作原理和优化设计具有重要意义，为提升CO2跨临界循环系统的效率提供了一条可能的途径，并为未来在制冷和空调领域的技术改进提供了理论支持。