中文摘要：

用两相流引射器代替膨胀阀来回收高压工质的压力能，可大幅提高制冷系统的COP，且引射器结构简单、无运动部件、可靠性高，与采用膨胀机回收膨胀功的方案相比具有独特的优势，可取得传统制冷循环无法达到的节能效果，对解决当代社会面临的能源及环境污染问题具有重要意义。 本项目从微观机理的角度来研究制冷剂在引射器内的节流相变、主引射流与被引射流混合及扩压过程，探索减少汽液相速度差及激波强度，从而改善引射器性能的途径。两相流引射器内部流动数值模拟中考虑了制冷剂相变、闪点延迟现象及激波的产生，并通过可视化实验手段观察、测量两相流引射器内部流动，以揭示其内部复杂流动规律；通过对影响两相流引射器性能的几何参数、工况参数的优化和实验研究，找出影响两相流引射器性能的主要参数，并建立其优化设计准则，为自主研发高效两相流引射器节流循环制冷系统提供理论指导和实验基础。

结论摘要：

用两相流引射器代替膨胀阀来回收高压工质的压力能，可大幅提高制冷系统的COP，且引射器结构简单、无运动部件、可靠性高，与采用膨胀机回收膨胀功的方案相比具有独特的优势，可取得传统制冷循环无法达到的节能效果，对解决当代社会面临的能源及环境污染问题具有重要意义。首先，本项目设计建造了以R134a及CO2为制冷剂的汽液两相流引射制冷循环实验台，为R134a及CO2为制冷剂的汽液两相流引射制冷循环的系统及引射器性能进行实验研究打下了基础。其次，建立了引射器内部简化热力学模型和制冷系统的数学模型，针对使用不同几何参数引射器的系统，利用MATLAB语言编写程序对其循环性能进行了模拟计算，分析了工况参数及引射比对引射循环系统性能的影响，提出了系统稳定运行的判据。 第三，用CFX软件对CO2 及R134a引射器内部流动进行了数值模拟，分析不同工况及引射器结构尺寸对引射器性能的影响，并与实验结果进了比较。第四，对以R134a及CO2为制冷剂的两相流引射制冷循环系统性能及引射器性能进行了实验研究，测量了不同结构尺寸的引射器以及不同冷凝压力、蒸发温度条件下系统稳定工作条件和系统性能，包括不同的喷嘴形式、不同的混合室直径及扩压段尺寸等，在此基础上分析了冷凝压力、蒸发压力、引射比、几何尺寸等对系统性能、蒸发器制冷量的影响，并将实验结果与数值模拟结果进行比较，分析了产生误差的原因，并对相同工况下的传统制冷循环系统性能进行了实验，并与两相流引射制冷循环性能进行比较。第六，对引射器内部流动进行了可视化研究。研究工作去的如下重要进展（1）提出系统稳定运行判据，据此对传统两相流引射制冷循环系统进行了改进，当引射器出口干度小于稳定判据临界值时，气液分离器上部为两相流制冷剂，下部为饱和液体，辅助蒸发器工作；当引射器出口干度大于该临界值时，气液分离器上部全部为饱和气体，下部为两相混合制冷剂；在上述工况条件下系统均可稳定运行。（2）实验及模拟结果表明引射器喷嘴喉部及混合室直径对引射器性能影响很大，二者存在最佳组合，使引射比及系统性能达到最佳；CO2两相流引射循环制冷系统的COP比传统制冷系统可提高约10%，且在较低蒸发温度工况下引射循环更具优势。（3）提出了新型两段式喷嘴引射器，并对其最有几何参数进行了理论和实验研究，结果表明，使用两段式喷嘴引射器的引射比大于拉法尔喷嘴引射器的引射比，最大提高了约18%。