水噴射泵流場的數(shù)值模擬及特性優(yōu)化分析.pdf

1、水噴射泵作為一種不直接消耗機(jī)械能而利用流體射流紊動擴(kuò)散作用來傳遞能量與質(zhì)量的裝置被廣泛應(yīng)用于供熱系統(tǒng)中。它能利用熱網(wǎng)的壓差抽引回水，并供給熱用戶一定壓力和溫度的供熱熱水。具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、節(jié)能效果顯著的特點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中存在一些半經(jīng)驗(yàn)公式，使得部分結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)具有一定的隨意性。而水噴射泵最大的缺點(diǎn)是水力效率低，且其內(nèi)部的湍流流場非常的復(fù)雜，因此本文采用數(shù)值模擬方法對噴射泵流場進(jìn)行模擬計(jì)算，目的是通過分析特性曲線規(guī)律，使

2、具體結(jié)構(gòu)尺寸得到優(yōu)化。
　　本文首先根據(jù)索科洛夫噴射泵理論推導(dǎo)出噴射泵的特性方程，以及各部分結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算方法。由于特性方程較復(fù)雜，普通的求解過程無法精確快速的得到特性參數(shù)的最優(yōu)值，且設(shè)計(jì)計(jì)算噴射泵各個結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算量很大，因此本文使用MATLAB軟件編程制作了可視化計(jì)算軟件，通過輸入不同的熱網(wǎng)參數(shù)可直接求得特性參數(shù)與各個結(jié)構(gòu)的具體尺寸，為實(shí)際的工程設(shè)計(jì)提供了很大的便捷。針對特性方程引入無因次特性曲線，分析在不同的工況下截面比、揚(yáng)

3、程比與流量比的關(guān)系。從供熱工程角度出發(fā)，針對設(shè)計(jì)人員和使用人員提出了更加清晰易懂的q-△Pp特性曲線和q-△Pg特性曲線。針對實(shí)際的供熱問題，使用q-△Pp/η特性曲線給出合理的工作壓差范圍，為外網(wǎng)的供熱調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。通過理論研究掌握噴射泵的特性后，借助CFD方法對噴射泵流場進(jìn)行數(shù)值模擬，對具體的結(jié)構(gòu)尺寸做優(yōu)化分析。使用FLUENT軟件，選用標(biāo)準(zhǔn)K-ε模型和SIMPLEC算法，分別對相同截面比、不同混合室、擴(kuò)散角和喉嘴距的模型進(jìn)行數(shù)值

4、模擬。給出不同尺寸模型在相同工況下的壓力、速度和湍動能分布圖，以及在不同工況下的揚(yáng)程比和效率性能曲線。不同長度混合室的對比分析結(jié)果表明，過短的混合室無法使工作流體與引射流體充分混合，從而導(dǎo)致額外的混合損失；而過長的混合室則增加了流體的沿程損失。不同擴(kuò)散角的對比分析結(jié)果表明，過小的擴(kuò)散角會增加擴(kuò)散管的長度以及混合流體的沿程損失；而過大的擴(kuò)散角則會使流體的流動與管壁分離，造成很大的擴(kuò)散損失。喉不同嘴距的對比分析結(jié)果表明，較大的喉嘴距會降低流