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西南民族大学学报·自然科学版 第 32 卷第 2 期 Mar. 2006 Journal of Southwest University for Nationalities ⋅Natural Science Edition ___________________________________________________________________ 文章编号：1003-2843(2006)02-0316-08 喷射器流场的数值模拟研究 1 2 3 杨燕勤 ，安志强 ，经树栋 （1.上海师范大学机电学院，上海 201418； 2. 阿美得格电机（上海）有限公司，上海 201615； 3.华东理工大学化工机械研究所，上海 200237） 摘 要：采用流体动力学计算软件 FLUENT 对大气喷射真空泵的超音速混合过程进行数值模拟．分析了进口压力、引 射压力和出口压力的变化对引射流量的影响，及面积比、喉嘴距和扩压器出口直径等几何尺寸对工作性能的影响．结 果表明，工作气体的变化对引射流量的影响较小，当工作压力波动时不会引起性能急剧下降，操作参数与几何参数对 喷射器的波系结构影响很大．在一定的设计工况下，对应于最大引射流量存在一个最优面积比和喉嘴距． 关键词：喷射器；FLUENT ；数值模拟；流场 中图分类号：TK 511.3 文献标识码：A 喷射器是利用流体传递质量和能量的设备，由于其结构简单、工作可靠、寿命长、易于维修等诸多优点， 在国内外动力、矿山机械、石油化工、冶金、轻工纺织、建筑、制冷等领域应用越来越广． 大气喷射器是以压缩空气为工作介质，来抽吸和压送气体（被抽气体称为引射介质），以获取真空的喷射 器．压缩空气进入喷射器，从拉瓦尔喷嘴中喷射出超声速气流，由于气流处于高速而压力降低，在局部区域形 成真空，引射气体在压力差的作用下流向低压区，并且与工作流体混合，由于气体 的黏性被高速气流卷吸入室内，再通过扩压器排出，达到连续抽吸流体的目的． 气体喷射器的设计通常采用三种设计方法，即热力学方法，气体动力学方法和简化计算法[1] ．其中气体动 力学的假设条件与泵的实际工作情况比较接近，使用的比较普遍．但是由于计算公式复杂，计算量大，若采用 手工算法，只能进行试算，得到一些近似结果．随着计算机技术的飞速发展，数值模拟已经在工业生产的各个 领域中得到了广泛的应用，并在科研和生产中发挥着越来越重要的作用．它不仅可以对喷射泵进行优化设计， 提高计算精度和速度，对一些过去靠经验取值的参数从降低成本的角度进行优化，还可以采用 CFD 方法深入研 究其流场分布规律和变工况运行性能曲线．这种优势是手工计算不能比拟的． 本文的工作就是将目前国际上比较流行的商用CFD 软件包——FLUENT ，应用于喷嘴射流流场的数值模拟， 分析了进口压力、引射压力和出口压力的变化对引射流量的影响，及面积比、喉嘴距和扩压器出口直径等几何 尺寸对工作性能的影响． 1 控制方程 [2] 根据喷射泵内部流场的特点，采用如下假设 ： （1）稳定的轴对称流动； （2 ）忽略流体浮力的影响； （3 ）喷嘴出口截面上工作流体和引射流体互不混合，但紧密流动． 非定常可压缩的射流满足如下的 N-S 方程[3] ___________________________ 收稿日期：2006-01-09 作者简介：杨燕勤(1973-)，女，上海师范大学机电学院讲师，博士研究生. 基金项目：上海师范大学青年教师基金项目. 第 2 期 杨燕勤，安志强，经树栋：喷射器流场的数值模拟研究 317 ___________________________________________________________________ ∂