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龙图腾网恭喜大连理工大学申请的专利一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116227068B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310141480.2，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法是由马建伟;周子淇;孙玉文;王延强;胡国庆;司立坤设计研发完成，并于2023-02-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法在说明书摘要公布了：本发明一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法属于转毂式激波制冷机增压技术领域，涉及一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法。该方法首先构造气波管数值仿真模型，以分析流道制冷周期内气体流动状态，解析高压进气阶段流道前缘湍流涡成因。其次基于壁湍流的被动控制理论、大雷诺数粘性底层厚度及实际流道间隔厚度确定管壁微结构可行加工尺寸区间，进行正交仿真对比，分析不同深宽比配合下的微结构形貌对湍流涡的具体影响。最后得到最优增压削涡的微结构尺寸参数。该方法具有泛用性强，计算过程简单，加工可行性高等特点。在不改变现有流道的宏观流动特性情况下，该方法对提高气波制冷机制冷效率具有重要实际应用价值。

本发明授权一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法在权利要求书中公布了：1.一种增压削涡的气波流道内微结构的设计方法，其特征在于，该方法首先构造气波管计算模型，计算流道高压射流阶段射流损失，解析进气过程中流道前缘湍流涡成因，并表征气波管内壁平均摩擦系数；其次基于壁湍流的被动控制理论，虑及流道粘性底层厚度及流道实际过流面积，确定管壁微结构尺寸优化区间；之后进行正交仿真对比，分析不同深宽比配合下的微结构形貌对湍流涡的具体影响；最后建立增压削涡效果评价标准，根据标准得到最优增压削涡的微结构尺寸参数；方法具体步骤如下： 步骤一、构建气波管流动特性计算模型 a计算气波管的当量直径dt 基于气波管内流体流动状态进行分析，首先将转毂1中的气波管2简化为一维气波管，设气波管内流道宽Wt，底部弧面截弦长Lt，轴向排列所占角度αt，因此，气波管的过水截面积At为： 湿周χt为： 以四倍管内过水截面积At与管道截面湿周χt之比作为简化后气波管的当量直径dt： b对气波管进气喷口进行数学化描述，计算因射流损失而产生的湍动能及渐开渐闭阶段射流损失 高压出气喷口4为恒压出气端；对高压进气喷口3的流速分布进行简化，忽略流道内气体的质量力，喷口处为一维泊肃叶型速度分布： 其中，v1为进气喷口流速，μ为此状态下空气动力粘度系数，k1为喷口速度的比例修正系数，需根据实际测量实验结果修正，D为喷口管径，y为喷口内一点到管道下壁面的垂直距离； 设hj为气波管的湍动能，以高压进气喷口3与高压出气喷口4流速差列动能方程得到： 其中，k2为湍动能损失的比例修正系数，g为当地重力加速度，v2为出气喷口流速，A1为喷口与流道渐开时相对截面面积，A2为管道过水截面积，即At；利用公式5计算得到因射流损失而产生的湍动能描述渐开渐闭阶段射流损失的大小，这部分损失以湍涡的形式表现，若湍动能损失越大，湍涡的尺寸和涡动能越大； 步骤二、表征气波管内壁平均摩擦系数 取一维气波管中的轴向长度为L的气波管前缘中长度为dx的控制体7进行分析，设壁面对气体的切向应力为τw，临界声速为ccr，γ为此状态下空气的绝热系数；设控制体7内的截面速度系数为M*＝vccr，Ma为控制体7中截面处流体马赫数，v为控制体7中截面的流体流速，且： 定义管内壁摩擦阻力系数为Cf，τw为壁面对气体的切向应力，ρ为此状态下空气的密度，υ为空气的比体积，则管内壁摩擦阻力系数为： 对控制体7列动量方程，并积分得： 其中，M*1为进气端面5处的截面速度系数，M*2为进气端面6处的截面速度系数，故： 利用公式6以Ma2替代M* 2，设控制体进气端面5处气体马赫数Ma1及控制体出气端面6处气体马赫数Ma2，平均摩擦阻力系数计算公式为： 最终以进气端面5及出气端面6的马赫数表征了平均摩擦系数 步骤三、顺流向矩形截面微结构尺寸参数设计 利用顺流向微结构的削涡特性，在气波管内壁面2a上设计了一种顺流向矩形截面微结构2b；微结构尺寸的约束条件为： 1设计深度Dm需大于粘性底层厚度δ，计算气波管粘性底层的厚度δ： 2若顺流向矩形截面微结构2b需要有效干扰因入射损失产生的涡系相干结构，则微结构间距Sm需小于20δ，且微结构宽度Wm需大于5δ，同时气波管2的内壁周长为χt，根据以上条件和实际情况共同确定微结构条数； 3考虑到高压进气喷口3处产生的高压入射气流呈为一维泊肃叶型分布，为扩大顺流向矩形截面微结构2b的削涡特性，需要将顺流向矩形截面微结构2b呈一定偏置角α布置在流道内，偏置角α的计算方法为： 其中，Re为流道内气体的雷诺数，Afa为气波管2中实际自由流动面积即At，Afn为添加微结构后的基于管内径的标称流动面积，为自由流动面积加上微结构后增加的面积； 结合以上条件和公式得到微结构的深度、间距、宽度、偏置角、条数的具体设计参数范围； 步骤四、取不同深宽配合的微结构尺寸参数，进行正交对比实验； 在上述计算得到的微结构尺寸范围中取M组不同深宽配合的尺寸参数，用于正交仿真对比实验；利用三维建模软件建立转毂整体模型并导入Fluent中，抽取单通道流道流体域，并划分结构化网格，按照实际运行状态即压力进口-压力出口等设计边界条件，选择大涡LES模型进行动态仿真； 步骤五、建立增压削涡效果评价标准，得到最优微结构参数配合条件； 以Q判据标定最大涡动能强度，给出各不同深宽配合尺寸参数的微结构气波管流道对涡动能影响；以最大涡黏强度ΩMax与微结构流道最大涡黏强度ΩMax'做比作为评价标准，建立增压削涡效果评价方法，即： 最终，根据正交仿真实验对比结果，得到具有最佳增压削涡效果的微槽深宽配合尺寸参数。

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