射流泵噴嘴收縮角優(yōu)化研究.pdf

1、本課題屬于國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目“高效環(huán)保用泵關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用”(項(xiàng)目編號(hào):2011BAF14801)研究內(nèi)容之一。
　　 射流泵是利用射流紊動(dòng)擴(kuò)散作用，來傳遞質(zhì)量和能量的一種流體機(jī)械。由于射流泵本身沒有運(yùn)動(dòng)部件，所以具有工作可靠、密封性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，射流泵被廣泛應(yīng)用于電力、冶金、水利、化工、環(huán)境保護(hù)以及航空航天等領(lǐng)域。
　　 射流泵主要依靠流體質(zhì)點(diǎn)間的相互撞擊來傳遞能量，然而，在射流泵中，工作流

2、體和被吸流體混合時(shí)產(chǎn)生的大量漩渦，以及在喉管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦損失和在擴(kuò)散管中產(chǎn)生的擴(kuò)散損失都會(huì)引起較大的能量損失。因此，射流泵的效率偏低，在一定程度上影響了射流泵的進(jìn)一步發(fā)展。
　　 本文采用數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)浙江某公司的XDPm255A型射流泵進(jìn)行研究，主要工作和研究內(nèi)容如下:
　　 1.基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNGk-ε模型和Realizablek-ε模型三種不同的湍流模型，應(yīng)用Fluent軟件對(duì)射流泵的

3、內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，探討了不同湍流模型在射流泵中的適用性。研究表明:采用三種湍流模型計(jì)算得出的流場(chǎng)分布基本一致，但RNGk-ε模型的計(jì)算精度和準(zhǔn)確度最高，與試驗(yàn)結(jié)果最為吻合。在三種模型中，RNGk-ε湍流模型對(duì)射流泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的適用性最強(qiáng)。
　　 2.利用正交試驗(yàn)方法，深入研究3個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)射流泵性能的影響程度。研究結(jié)果表明:各因素對(duì)射流泵效率產(chǎn)生影響的主次順序?yàn)閲娮焓湛s角、喉嘴距、喉管入口段收縮角;噴嘴收縮角是影響

4、射流泵效率的主要因素。
　　 3.根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，在不同面積比下，分析不同的噴嘴收縮角對(duì)射流泵內(nèi)部流場(chǎng)以及外特性的影響。研究表明:當(dāng)射流泵的面積比一定時(shí)，對(duì)應(yīng)不同的噴嘴收縮角均存在一個(gè)最優(yōu)流量比，使射流泵的效率達(dá)到最高;當(dāng)面積比增大時(shí)，最優(yōu)流量比也隨之增大。
　　 4.通過數(shù)據(jù)擬合，得到面積比在2.01～5.06范圍內(nèi)時(shí)，射流泵最優(yōu)噴嘴收縮角的計(jì)算公式α=-2.5934R+40.153。并且，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了擬合公式的準(zhǔn)