可调式射流泵内部流动与空化现象的数值研究

作     者：谭文才 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阎富生

授予年度：2015年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：射流泵 流动 空化 数值模拟 

摘      要：射流泵是利用高速流体作为动力进行能量和质量传递的流体机械设备。射流泵本身没有运动部件,结构简单,容易加工和安装维护。又由于射流泵密封性好,可以在真空、水下、高温和高压等特殊环境下工作。因此射流泵广泛应用于化工、电力、交通、水利、航空航天和环境保护等领域。可调式射流泵是在固定式射流泵的基础上,通过调节喷针行程改变喷嘴内部的流动结构,进而改变可调式射流泵流量比和压力比,有效的改善了固定式射流泵难以满足运行工况变化的需求,因而在应用上更具有灵活性和广泛性。由于射流泵在工作的过程依靠流体质点的撞击传递能量,工作流体和引射流体相互撞击混合时有漩涡生成,因此传统的射流泵的效率较低。可调式射流泵在喷针行程增大时,喷嘴内部流体的过流面积减小,流速增加,压力降低,容易发生空化。本文主要是利用有限体积法和SI]MPLE算法对某公司生产的可调式射流泵进行数值研究,对其内部的流动规律和空化现象进行分析,并对射流泵的结构进行优化。本文的主要研究内容为:(1)应用数值模拟的方法对可调式射流泵内部流动规律进行分析,主要包括压力场、速度场和温度场的分布。(2)通过对可调式射流泵数值研究,发现影响射流泵效率的结构尺寸,并应用极值理论计算出得到最高效率的射流泵的结构尺寸。主要是改变可调式射流泵的喷针行程、喷嘴距、扩散管的长度和角度。(3)通过对可调式射流泵不同喷针行程的空化现象的分析,结果表明随着喷针行程的增加,空化现象剧烈,空泡的体积分数增加。空化现象随着出口压力的降低而加剧。当喷针行程为6mm时,对可调式射流泵加入空化模型和未加空化模型的对比,发现空化发生后,可调式射流泵的压力比和效率均降低。(4)对最佳喷嘴距下的可调式射流泵进行空化分析,因为随出口压力降低,空化现象加剧。当出口压力选为2.05MPa时,射流泵没有空化发生,符合设计要求。