射流泵最佳参数的确定方法

根据能量守恒原理得出了射流泵效率计算公式，再利用多元函数极值原理给出了射流泵最优参数方程，求解并给出了射流泵基本性能包络线和效率包络线，分析了摩擦损失系数和密度比对最优参数的影响，确定出最优化面积比值。理论计算结果表明：在等密度体系和Petrie给出的摩擦损失系数条件下，最优面积比为0．280，与文献[8]中给出的实验结果相近；摩擦损失系数是影响射流泵效率的主要因素，密度比对最优工作点有一定的影响；最优面积比只与摩擦损失系数有关，而与流体间的密度比无关。研究结果对工程应用具有指导意义。     

射流泵喉管结构优化及模型放缩机理研究北大核心CSCD

针对射流泵泵送效率低下的问题,通过数值计算探究了射流泵喉管倾角和长度比之间的耦合关系,及其对泵送效率的影响。在此过程中,建立并验证了射流过程的数学模型;并使用该数学模型对16组具有不同喉管倾角和喉管长度的射流泵的泵送过程进行了理论计算。结果表明:从运动相似、动力相似和流态相似3个维度对数值计算结果和试验结果进行参数值验证,其误差仅为2.8%;在传统长度比的前提下,改变喉管倾角仅可获得3%的提升;对喉管倾角和长度比进行联动设计,泵送效率提升13%,并节省28.6%的耗材;弗劳德数和Craya-Curtet数相结合可以代替雷诺数求解不同尺度下射流泵的等效动力参数,该方法精度高达97.2%。对射流泵特征结构进行优化能够带来较高的经济效益,具有较好的工程应用前景和推广价值。     

射流式自吸泵内流场的数值分析研究

为了解射流式自吸泵的性能和内部流场分布规律,通过CFD数值分析和试验相结合的方法对其水力性能和内流场进行了研究。结果显示,射流式自吸泵的扬程值随流量的增大而呈近似的线性降低,数值模型可以较为准确地预测自吸泵的试验性能曲线,在设计工况条件下,数值分析与试验结果的扬程相对误差约为5%。通过对不同工况下的泵进口路径A-B-C的静压路径分析可知,高速射流对于泵进口流场具有很大影响,在大流量工况下,射流式自吸泵的喷嘴高速射流使得喉管进口的流体静压急剧降低,静压最低点和低压区均位于喉管的进口区域,并且其静压的下降幅度随着流量的增大而增大,上述研究结果为射流式自吸泵的进一步设计优化提供了参考。     

超大面积比射流泵性能的数值模拟与流动分析

对超大面积比射流泵进行了三维数值模拟研究。采用Realizable k-epsilon湍流模型和标准壁面函数法,对面积比分别为57.4和60.05的单喷嘴射流泵进行了数值模拟和结构优化。基于数值模拟结果,对泵内压力和速度分布进行了分析。试验研究表明:对于超大面积比射流泵,随着流量比的增加,被吸流体阻力增加较快,导致压力比下降趋势不同于常规面积比射流泵的线性下降,从而呈现抛物线形式;随着面积比的增加,最高效率点右移,所需最优喉管长度也增大;对于超大面积比射流泵,工作流体进入喉管后仍有足够的空间进行径向扩展,其内部流场更近似于无限空间伴随射流。     

射流泵极限工况下空化流动

极限工况发生时,液体射流泵喉管中段至末端的汽液两相空化流动为均相泡状流。基于定常、等温及水平流动假设和Wood声速公式,导出极限工况发生时射流泵喉管中段至末端一维均相泡状流的控制方程组。依据该控制方程结合射流泵壁面沿程压力测试结果,计算喉管中段至末端液汽两相流动的马赫数。从喉管的中段至末端液汽两相流动的马赫数逐渐增加,在压力最低点附近达到最大,其最大值为0.94,十分接近1。进一步分析表明,极限工况发生时,射流泵喉管中段至末端液汽两相空化流表现为两相临界流动,其流速达到当地液汽两相流声速,流动出现臃塞,从而导致一定工作压力下吸入流量不再随出口压力的降低而增加,而是保持不变。揭示射流泵极限工况发生的机理,对其深入研究具有重要意义。     

井下自动排水系统关键部件流体特性研究

通过对不同结构的射流泵三维模型的搭建,对相关参数进行设置,对吸入室长度、吸入管位置、喉管收缩半角以及吸入室直径等参数对射流泵流体特性的影响进行仿真分析,从而得出当喉管收缩半角为13.5°～17.1°、射流泵吸入室直径为射流管直径的1.56倍到1.68倍之间时,射流泵的流体特性最稳定,工作效率最高。     

宽范围面积比下液气射流泵性能试验

结合液气射流泵的工作特点,介绍了其不同的应用场合时对泵具有不同的性能要求。以喉管/喷嘴面积比m为主要研究参数,在喉管长度固定情况下,对15种面积比(1.1025～110.25)单级液气射流泵工作性能进行了试验研究,结果显示面积比大小具有一定范围使泵正常工作,小面积比的液气射流泵可以得到较大的压力比,大面积比情况下可以得到较大的液气比。对于本文试验中给定的供水离心泵扬程大小和液气射流泵模型,以液气射流泵效率最高为衡量,存在最优面积比使泵效率最高,且该值与Cunningham经验公式变换后的计算值一致,同时试验得到小面积比情况下(m<4.41)合适的工作水压力值。试验结果为液气射流泵的工业应用提供依据。     

汽蚀工况液体射流泵的实验研究

介绍了一种可用于有压管道自动定量加料装置的工作原理和试验研究方法。利用了液体射流泵在汽蚀工况下流量比不变的特征,通过实验研究了射流泵的形状及工作参数对其汽蚀流量比和装置效率的影响,对单级和双级射流泵的工作性能进行了对比实验,通过分析找到了合适的射流泵配比方案。研制了有压管道自动定量加料装置并进行了现场试验。     

考虑压力脉动的消防水炮自适应炮头射流系统参数振动研究

消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

环形自激振荡射流泵内部流动特性的数值模拟

将环形射流泵和自激振荡射流的优势相结合提出了一种新型射流泵,通过数值模拟的方法研究了不同流量比工况下新型射流泵的性能和效率以及流场内部流动参数的规律变化。结果表明:不同的工况条件对新型射流泵的性能有着较大的影响,最大泵效相比于传统射流泵增大了2%左右,确定了较优工况条件为0.48≤q≤0.7;随着被吸流量的增大,流场中压力系数逐渐降低,压降增大的同时也造成了部分能量损失;两股射流在自激振荡腔室入口处的混合区范围有着明显变化,各截面动量修正系数逐渐趋于稳定,在出水管处射流基本混合均匀。