水蒸氣噴射泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的數(shù)值研究.pdf

1、水蒸氣噴射泵是利用水蒸氣的高速射流攜帶被抽氣體，使被抽容器內(nèi)獲得一定真空度的一種低真空泵。由于它具有能夠利用工業(yè)余熱或其他低品質(zhì)熱源進行工作的特點，且采用水，最環(huán)保的物質(zhì)，作為其工作流體，因此一直受到研究人員的關(guān)注。尤其是在日益提倡環(huán)保節(jié)能的當今社會，加強對水蒸氣噴射泵的深入研究顯得更加必要。由于水蒸氣噴射泵的引射效率不高，且內(nèi)部流動過程的復(fù)雜，傳統(tǒng)的理論和實驗方法無法對噴射泵內(nèi)部流動做出精確描述和測定，在很大程度上限制了噴射泵的發(fā)展。

2、本文采用數(shù)值模擬方法，借助FLUENT軟件平臺，通過對水蒸氣噴射泵內(nèi)部流動的模擬，考察不同操作參數(shù)和幾何參數(shù)對噴射泵內(nèi)流場結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，從流場結(jié)構(gòu)變化的角度來研究操作參數(shù)、幾何參數(shù)與噴射泵抽氣性能的關(guān)系，進而確保泵的工作穩(wěn)定性、提高泵的抽氣性能。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)選用合適的湍流模型及采用合理的求解策略，求得特定幾何參數(shù)和操作條件下水蒸氣噴射泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的數(shù)值解，并與已知實驗數(shù)據(jù)比較，驗證數(shù)值模擬的

3、正確性，為后續(xù)深入研究奠定基礎(chǔ)。
　　(2)在所得數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析噴射泵內(nèi)流場結(jié)構(gòu)特點，確定起關(guān)鍵作用的激波-混合層、有效區(qū)等局部流場結(jié)構(gòu)的形狀和位置，得出這些結(jié)構(gòu)與噴射泵性能高低的關(guān)系。
　　(3)分析操作參數(shù)和幾何參數(shù)對噴射泵流場結(jié)構(gòu)的影響。
　　(4)分析操作參數(shù)和幾何參數(shù)的改變對噴射泵臨界背壓的影響。
　　(5)分析自發(fā)冷凝現(xiàn)象對拉瓦爾噴管內(nèi)水蒸氣超音速流動的影響，進而為預(yù)測和評估自發(fā)冷凝現(xiàn)象對

4、噴射泵內(nèi)流動產(chǎn)生的影響奠定基礎(chǔ)。
　　本文研究工作表明，噴射泵內(nèi)引射蒸氣和工作蒸氣間的激波-混合層在劃分兩股流體的流動區(qū)域時起到關(guān)鍵作用，同時它的形狀為判別泵的工作狀態(tài)和比較不同工況下泵的臨界背壓大小提供了有效途徑;引射蒸氣壅塞狀態(tài)的變化（包括壅塞位置的變化和有效區(qū)截面積的變化）成為噴射泵性能改變的決定性因素;噴管內(nèi)水蒸氣超音速流的自發(fā)凝結(jié)現(xiàn)象對噴管內(nèi)的壓力場、速度場和溫度場均產(chǎn)生明顯影響。
　　本文通過對噴射泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)