针对改型设计的平板型双流道太阳能空气集热器,搭建了实验平台,利用Fluent软件开展了关键参数对集热器集热性能的试验及模拟研究。结果表明模拟所得太阳能空气集热器集热效率和出口空气温度与实验值具有良好的一致性;出口空气温度受太阳辐射强度的影响较大,而集热效率受太阳辐射强度影响较小;最优空气质量流量为0.06 kg/s;随着进口空气温度的增加,出口空气温度也增加,但进出口空气的温差在缩小,集热效率在下降;适当增加吸热板厚度可以有效提高出口空气温度和集热效率,但过量增加吸热板厚度不能持续提升集热系统的性能,推荐的吸热板厚度为0.35 mm。

基于破碎理论设计了一种新型预混式气动喷嘴,气体作为旋流流体从切向流道通入旋流室,而待破碎液体则从喷嘴顶部中心管通入。首先采用CFD技术模拟了阶梯型、无扩张段和拉瓦尔型喷嘴的速度分布情况和喷射效果,确定最佳结构为拉瓦尔型。然后对四流道和双流道拉瓦尔型喷嘴的喷射效果进行了比较,发现流道多反而影响旋流效果。最后通过旋流气体与中心流入液体的相互影响和扩张段的减速增压作用进一步探索了双流道拉瓦尔型喷嘴的工作原理。

推导了采用变异的阿基米德螺线作为平面流道中线时，中线出口角与包角和变异系数之间的关系式，为设计中控制流道出口角提供了依据。推导了平面图流道中线上到叶轮外径法向距离的变化规律及断面面积的计算公式，并参考文献上的轴面图数学模型，给出了确定流道出口点的数值方法。研究了空间流道中线的CAD绘制方式，其长度计算及分点位置的确定方法。