水噴射泵流場的數值模擬及特性優(yōu)化分析.pdf

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

2、具體結構尺寸得到優(yōu)化。
　　本文首先根據索科洛夫噴射泵理論推導出噴射泵的特性方程，以及各部分結構尺寸的計算方法。由于特性方程較復雜，普通的求解過程無法精確快速的得到特性參數的最優(yōu)值，且設計計算噴射泵各個結構尺寸的計算量很大，因此本文使用MATLAB軟件編程制作了可視化計算軟件，通過輸入不同的熱網參數可直接求得特性參數與各個結構的具體尺寸，為實際的工程設計提供了很大的便捷。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

3、程比與流量比的關系。從供熱工程角度出發(fā)，針對設計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，為外網的供熱調節(jié)提供了依據。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行數值模擬，對具體的結構尺寸做優(yōu)化分析。使用FLUENT軟件，選用標準K-ε模型和SIMPLEC算法，分別對相同截面比、不同混合室、擴散角和喉嘴距的模型進行數值

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程比和效率性能曲線。不同長度混合室的對比分析結果表明，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。不同擴散角的對比分析結果表明，過小的擴散角會增加擴散管的長度以及混合流體的沿程損失；而過大的擴散角則會使流體的流動與管壁分離，造成很大的擴散損失。喉不同嘴距的對比分析結果表明，較大的喉嘴距會降低流