射流泵性能的数值计算.pdfVIP

维普资讯 第 35卷第6期 武汉大学学报 (工学版) V01．35No．6 2／)O2年 l2月 EngineeringJournalofWuhanUniversity Dec．2加 2 文章编号 ：1006—155X(Z~ 106—007—04 射流泵性能的数值计算 朱劲木，梁爱国，龙新平 (武汉大学动力与机械学院，湖北 武汉 430072) 摘要 ：采用贴体坐标变换技术，结合混合有限分析法和k—e紊流模型，用数值方法计算了射流泵的宏观性能． 结果表明。该方法的计算结果与现有理论及实验值吻合较好，其精度可满足工程实际要求 ，可用于替代射流泵的 性能试验 ． 关键词 ：射流泵；数值模拟；性能分析 中图分类号 ：3V131．34 文献标识码 ：A 射流泵是一种利用高速流体作为工作动力 的 保证连续性 ．这就导致 目前用试验方法给出的优化 流体机械和混合反应设备 ．它本身没有运动部件 ， 尺寸偏差较大，使射流泵实际上不一定在高效区工 具有结构简单 、密封性好、工作可靠和成本低廉等 作 ．而采用数值模拟的方法，对射流泵 内部的流动 一 系列独特的优点，在许多工艺流程中应用具有优 进行计算，进而对其性能进行数值试验，可以很好 越性和不可替代性，特别适合水下、放射、易燃和易 地解决上述 问题 ． 爆等场合 ． 射流泵 内部流动属不规则 区域的有限空间射 目前射流泵基本性能的理论研究，可分为统计 流流动．其求解区域 (如图 1)为有收缩和扩张的不 数学方法及流体力学方法两大类 ．统计数学方法是 规则区域 ．作者利用贴体坐标变换技术，结合混合 在大量试验资料基础上，用统计数学的回归分析求 有限分析法和 k一￡紊流模型 ，全面考虑 了射流泵 出拟合 曲线方程．这些方程 比较简单 ，便于使用，但 的喉管人 口段 、喉管段 、扩散段 、出口段对射流泵性 受试验资料及条件的影响，应用范围受到限制 ．流 能的影响，提出了一套计算真实射流泵性能的数值 体力学方法一般采用一维及准二维简化方法，前者 方法，并成功计算了射流泵 内部流动．本文利用该 把流动过程简化为一维均匀流，导出基本性能方 方法计算了射流泵的性能曲线，计算结果与现有理 程，并在方程中采用一系列试验系数进行修正 ，由 论及实验值吻合较好 ．从而为射流泵的性能研究开 于受简化条件的限制这些方法有一定局限性 ．准二 辟 了新的途径 ． 维方法是考虑射流泵 内各主要控制断面的流速、压 1 射流泵基本性能及基本性能方程 力及浓度的变化 ，用动量及能量修正系数反映这种 变化 ，再用一维方法导出方程表达式 ，这种方法是 射流泵的基本性能是以一组无因次参数 (压力 对一维方法的改进 ，但仍采用了许多与实际并不相 比h、流量 比q、面积比m和容重 比 )来表示的． 符的假定与经验系数 ，所以该理论与实际应用仍然 其定义如下： 有较大偏差 ，并且方程的适用范围受到一些限制 ． 流量 比 另外 ，现有的优化设计是基于试验研究的．试 一 一 煎 签 量 验研究不仅成本高 ，周期长 ，且各尺寸的变化难 以 —Qo一工作流体体积流量 收稿 日期：2001—10—12 作者简介 ：朱劲木 (1962一)，男，湖北仙桃人 ，副教授 ，研究方向为流体机械及工程 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(598