噴射器引射特性數(shù)值分析.pdf

1、在核動(dòng)力裝置運(yùn)行時(shí)，漏入或被攜帶進(jìn)入冷凝器的不凝性氣體會(huì)明顯降低冷凝器的工作能力，進(jìn)而影響冷凝器內(nèi)的真空度和裝置的效率，噴射器主要用于抽出冷凝器中的不凝性氣體。同時(shí)，噴射器在水下、有放射性、易燃易爆等許多工業(yè)領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用。已有研究表明，噴射器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射器的運(yùn)行特性都有影響，不同參數(shù)的影響具有緊密的耦合性。鑒于目前還缺乏對(duì)噴射器內(nèi)部流場的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，本文采用數(shù)值分析的方法，研究了噴射器的運(yùn)行特性及其內(nèi)部流場，探索了各

2、因素的影響規(guī)律和機(jī)理，為噴射器數(shù)學(xué)模型的建立和設(shè)計(jì)提供參考。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　首先根據(jù)臨界截面理論，建立了噴射器的引射特性和壓縮特性的氣動(dòng)理論模型，通過對(duì)模型的分析，表明噴射器的引射特性和壓縮特性取決于幾何截面的比值 fP1/fP*、fm/fP1、f3/f2，和運(yùn)行參數(shù)的比值PP/PH、PC/PH、TP/TH，而非結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的絕對(duì)值。
　　然后，應(yīng)用商業(yè)軟件FLUENT，對(duì)噴射器內(nèi)的流場及其引

3、射特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，詳細(xì)描述了運(yùn)行在雙壅塞狀態(tài)和單壅塞狀態(tài)下的噴射器內(nèi)流場特性，以及三種噴管出口截面處壓力不匹配度工況下混合區(qū)前段流場的發(fā)展過程。
　　最后，通過單一因素分析法，對(duì)各因素對(duì)噴射器工作性能的影響進(jìn)行了分析研究。
　　研究結(jié)果表明：噴射器的引射特性由混合區(qū)前段的有效引射區(qū)決定。當(dāng)混合流場中渦的卷吸作用是影響介質(zhì)混合區(qū)域的主導(dǎo)因素時(shí)，可用混合層邊界表征相的分布范圍；湍動(dòng)能和渦耗散率與混合層內(nèi)動(dòng)量和組分輸運(yùn)直接相關(guān)

4、，其分布與渦量分布相似，可以通過分析湍動(dòng)能和渦耗散率定性描述噴射器內(nèi)流場混合層內(nèi)渦的特性；徑向速度 v可用于表征組分的徑向輸運(yùn)過程，一定程度上可以通過考察v的分布來預(yù)測流場中的混合強(qiáng)度。
　　當(dāng)壓力不匹配度小于1時(shí)，高速蒸汽的可壓縮性對(duì)渦卷起的抑制作用，需要較長的混合區(qū)均衡流場，但可壓縮性對(duì)混合層發(fā)展的影響有上限；當(dāng)壓力不匹配度大于1時(shí)，噴管出口處的激波可使混合層增長速度變大，使流場在較短的距離內(nèi)便達(dá)到均衡狀態(tài)，有效縮短噴射器長度

5、，適當(dāng)增大噴管擴(kuò)張角也可以得到這樣的效果；當(dāng)引射介質(zhì)壓力一定時(shí)，工作蒸汽壓力的減小可以增加引射介質(zhì)的流通截面積，同時(shí)會(huì)提高有效引射壓力，以上兩種作用最終使得工作蒸汽壓力在一定范圍內(nèi)變化對(duì)噴射器的引射性能影響不大。
　　對(duì)幾何參數(shù)的研究表明，混合室截面面積與噴管出口截面面積比對(duì)噴射器引射特性的影響最為顯著。在壓力不匹配度相同的條件下，噴管出口截面與臨界截面比對(duì)噴射器引射特性的影響規(guī)律與混合室截面與噴管出口截面比的影響規(guī)律基本相同；在