多噴嘴射流泵流場的數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、射流泵是利用射流紊動擴(kuò)散作用，來傳遞能量和質(zhì)量的流體機(jī)械，己被廣泛應(yīng)用于水利、電力、交通、冶金、石油、化工、環(huán)境保護(hù)、海洋開發(fā)、核能利用、航空及航天等部門。隨著流體力學(xué)和空氣動力學(xué)的發(fā)展，推動了射流技術(shù)的應(yīng)用和研究工作，射流泵的廣泛應(yīng)用及高效節(jié)能特點(diǎn)顯著提高，并且在人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越顯示出其重要的作用。 本文對射流泵理論與設(shè)計方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，開展的主要工作及取得的研究成果有： 1．多噴嘴射流泵理論研究：推導(dǎo)

2、了射流泵的基本方程，給出了射流泵裝置效率為最高時的最優(yōu)參數(shù)計算方法。為了提高射流泵的效率，可以采取的措施有：采用脈沖射流或多股射流。采用脈沖射流，兼有射流紊動擴(kuò)散作用和活塞泵的作用，采用多股射流使工作與被吸流體在較短的喉管內(nèi)得到充分混合，減少了喉管的摩阻損失，改善了擴(kuò)散管的入口流速分布，從而減小了擴(kuò)散損失，本文重點(diǎn)研究多噴嘴射流，得出了幾點(diǎn)重要結(jié)論。 2．設(shè)計方法研究：射流泵的設(shè)計遵循效率最優(yōu)原則，即在給定的工作條件下，得到盡可

3、能高的效率。射流泵的性能、性能曲線、射流泵基本方程以及射流泵的相似定律的描述采用無量綱參數(shù)，噴射流泵的特性根據(jù)面積比R，流量比M，揚(yáng)程比(也稱為壓力比)N來確定，多噴嘴射流泵的最優(yōu)參數(shù)的確定根據(jù)相同工況下的單噴嘴射流泵的特性曲線和特性方程來求得。 3．射流泵內(nèi)部流動研究：通過射流泵內(nèi)部流場的PIV測量結(jié)果，初步揭示了內(nèi)部流動的基本規(guī)律。對單噴嘴射流泵和多噴嘴射流泵進(jìn)行了內(nèi)部三維湍流流場的數(shù)值模擬，得出了多噴嘴射流泵的性能，結(jié)果表

4、明：模擬值與實測值吻合較好，為進(jìn)一步實驗研究提供了依據(jù)。 4．射流泵實驗研究：通過正交試驗設(shè)計，測出不同流量比下的進(jìn)出口流量，進(jìn)出口壓力，并探索不同的噴嘴個數(shù)，噴嘴角度和喉嘴距對多噴嘴射流泵的效率影響，找出最優(yōu)的設(shè)計方案，指出為達(dá)到最優(yōu)設(shè)計方案進(jìn)一步研究的方向。正交試驗的試驗因素有：噴嘴個數(shù)，噴嘴角度，喉嘴距。采用正交試驗方法，共做了9次試驗，通過深入研究不同的試驗因素對多噴嘴射流泵的影響得出：噴嘴數(shù)，噴嘴角度，喉嘴距對多噴嘴射

5、流泵的影響依次增大；通過試驗比較分析，當(dāng)噴嘴數(shù)為4個，噴嘴角度為10°，喉嘴距為50mm時的方案最好。 5．高汽蝕性能多噴嘴射流泵離心泵設(shè)計研究：通過對多噴嘴射流泵的研究，為了使多噴嘴射流泵應(yīng)用到生產(chǎn)中去，對離心泵各種噴嘴情況下進(jìn)行試驗，得出離心泵加裝多噴嘴射流裝置后，進(jìn)口壓力增加，通過多股高速射流來提升低速被吸液體的能量，使其在短喉管中能迅速均勻混合，從而大幅度地改善了離心泵的汽蝕性能，離心泵進(jìn)口加裝射流裝置后揚(yáng)程也明顯提高。