三喷嘴蒸汽喷射泵的三维数值模拟研究及分析

蒸汽喷射泵的操作工况在偏离设计值时,喷射性能会严重恶化。本文借助连续介质力学数值模拟工具-STARCCM+,对三喷嘴蒸汽喷射泵内部流场进行了三维数值模拟。分析了操作参数(背压、工作蒸汽压力和引射蒸汽压力)对其喷射系数的影响,并与相同工况下单喷嘴蒸汽喷射泵进行对比。此外,对三喷嘴蒸汽喷射泵的结构参数(喷嘴轴线的汇交点位置)进行了考察。结果表明,在工作蒸汽变工况操作条件下,三喷嘴蒸汽喷射泵能够保持稳定、可靠运行;在相同工况下,三喷嘴蒸汽喷射泵的临界背压值小于单喷嘴。在多喷嘴蒸汽喷射泵的设计中,各喷嘴轴线的汇交点位置存在一最佳值。     

基于FLUENT的不同喷嘴轮廓线形对流出系数影响分析

利用Fluent软件对5种内轮廓曲线喷嘴进行了三维流动仿真,采用标准的k-ε两方程湍流模型,计算了管道与喷嘴上的压力值.数值模拟结果表明,当在相同的工作状态下,且流量相同的情况下,喷嘴的曲线形状影响差压值,从而影响喷嘴的流出系数.数值模拟方法能够反映喷嘴内部的复杂流动,为喷嘴的设计和改进提供了理论依据.     

吸入压力对水蒸汽喷射泵抽气性能影响的数值分析

为研究水蒸汽喷射泵内部工作蒸汽与被抽气体的流动及其相互作用规律,考察被抽气体压力改变引起的膨胀比、压缩比变化对泵性能的影响机制,基于realizablek-ε湍流模型,建立了描述喷射泵内跨音速流动的数学模型。对喷射泵内压力沿壁面的分布进行了数值模拟。模拟结果与实验数据有很好的一致性,验证了理论模型的适用性。应用所建模型,在不同被抽气体压力条件下,对喷射泵内部被抽气体流动迹线、质量流率分布进行了数值预测,并计算了泵的引射系数。结果表明,被抽气体的质量流率随吸入压力的升高而增大,在被抽气体有效流动截面变化不大的情况下,使喷射泵引射系数相应增加,说明被抽气体压力增加引起的压缩比减少对引射系数的增加作用强于膨胀比减小对引射系数的减小作用。     

基于蒙特卡洛法溅射离子泵泵腔结构研究

采用蒙特卡洛方法对溅射离子泵腔抽气通道内的气体流动规律进行数值模拟。建立了不同溅射离子泵结构的几何模型, 计算了气体分子在不同泵腔结构中进出比例, 分析了腔结构对反流量的影响, 得到了抽气组件在不同泵腔结构中的抽气效率, 探讨各种类型腔结构的抽气特点;最后计算了舱体高度对抽气性能的影响。结果表明:在相同条件下, I型泵腔结构抽气性能最好, T型泵腔结构次之, 双侧型泵腔结构抽气性能最差。     

基于熵产法的旋风分离器排气管半径优化

为提高旋风分离器对细颗粒的捕集效率,对其排气管半径进行优化,利用RSM模型和DPM模型对缩口型排气管的旋风分离器进行模拟,确定其内部流场的能量分布状况,利用熵产理论对其湍动能、湍流熵产及壁面熵产进行分析。结果表明:随着缩口半径的减小,湍流熵产及壁面熵产更加集中在排气管及捕集口处,当缩口半径与排气管半径比值为0.6时,分离器有较高的分离效率,且熵产只有小幅度增加,分离器能耗变化较小。     

灰斗抽气对旋风分离器分离性能影响数值模拟研究

 利用计算流体动力学软件FLUENT对旋风分离器内气固两相流动特性进行三维数值模拟,模拟气相流场采用雷诺应力模型,应用随机轨道模型模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹,同时给出了不同抽气率下旋风分离器的速度、压力分布,计算出旋风器分级效率,模拟结果与文献实验数据吻合较好.结果表明,灰斗抽气可以提高锥体内旋转气流切向速度,轴向速度减少能够降低气流携带颗粒返混能力,并减小排气芯管下口短路流,提高旋风分离器分离效率.对于给定的旋风分离器,抽气率应有一最优值.     

计算流体力学在真空技术中的应用

计算流体力学与理论流体力学、实验流体力学共同构成流体力学研究体系。随着计算机科学与技术的发展,以及数值求解理论与方法的进步,计算流体力学(CFD)越来越受到研究人员和工程技术人员的重视。CFD理论模型的预测精度获得广泛认可,已经成为复杂流动和传热问题数值分析的研究工具、工程技术领域中的重要设计工具以及基础热流体力学的教学工具,在真空工程领域中也有应用,可作为理解真空设备工作机理的重要研究手段。以水蒸气喷射泵内部流动为例,介绍CFD数值模拟方法。通过数值模拟结果的分析,揭示水蒸气喷射泵抽气效率的内在影响规律,为真空设备的结构优化、性能改进提供依据。     

基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-?湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,并以气压和液压为变量,进行多参数的流动特性分析,并引入气液比的概念。结果得到了不同时刻喷嘴内部的压力、速度及液相分布云图。其中最大压力为827 kPa,出现在出口段和进气段交叉的壁面上,由于喷嘴内部出现缩口,故出口段存在负压(?1.53 MPa);喷嘴内部最高速度出现在气液两相交汇处,为134 m/s;液相在最初迅速充满喷嘴后,逐渐与气相混合,最终出口段中心液相体积占比为0.543,混合情况良好。还得到了多参数对喷嘴内部压力、速度及液相分布的影响。结论使用软件仿真的方法得到了喷嘴内部的流动特性和多参数对流动特性的影响规律,并为进一步研究优化喷嘴结构及喷雾提供了建议和参考。     

音速喷嘴临界流状态过渡的CFD分析

音速喷嘴是最常用的气体标准流量计之一,结构简单,准确度高,但其内部流动却较为复杂.利用CFD工具模拟了喷嘴内部的流场及温压分布,分析了喷嘴临界流状态前后的流动变化,为喷嘴的使用者提供一些理论参考.临界背压比是音速喷嘴应用过程中的一个重要参数,临界背压比的测量通常可以用标准流量计和喷嘴串联这两种方法,利用数值结果对两种方法进行了初步的分析比较.     

高压喷嘴内部空化流动的数值模拟研究

高压柴油喷嘴入口流动分离产生的局部低压会诱发空化现象。该文利用k-ω SST 两方程湍流模型和k-kl-ω湍流/转捩模型对某喷嘴内无空化及空化流动进行数值模拟。结果表明k-kl-ω模型可有效预测喷嘴入口回流区分离转捩过程, 且喷孔内空化流的空泡位置、形态及出口质量流量与实验结果吻合很好, 能更准确模拟喷嘴内空化流动, 而k-ω SST 模型忽略了分离转捩过程, 难以预测喷嘴内部的初生空化及流动特性。进而采用k-kl-ω模型探讨了喷嘴入口回流区流动结构及转捩过程对空化初生及发展的影响, 揭示出回流区长度、压力及脉动能强度分布特性, 为深入研究喷嘴射流雾化机理提供依据。     

基于CFD的超声雾化喷嘴内部流场特性模拟

为了提高喷嘴的雾化效果,将超声理论应用到液体射流雾化中,建立超声雾化喷嘴内部流场特性的数值模型,并运用流体仿真软件CFD模拟不同射流压力下喷嘴内部速度场的分布情况。数值计算结果表明:超声波明显增强了喷嘴内部速度分布,增强了湍流效果,进而提高了液体的雾化能力。沿着喷嘴内部轴线方向,速度呈先增大后减小的抛物线变化趋势;随着液滴射流压力的增加,内部速度和湍流效果得到加强,这为超声雾化喷嘴的设计提供了良好的理论基础。通过比较其它类型的喷嘴,超声喷嘴的雾化效率明显增强了很多,这说明超声波应用于喷嘴雾化领域是可行的。     

凝汽器管道壁面泄漏流场数值模拟研究

凝汽器作为核电厂热力循环中的冷却设备，乏汽通过与其内的冷却水进行热交换形成冷凝水以进行再次热力循环。凝汽器所用的海水冷却水一旦泄漏就会对二回路的蒸汽发生器造成污染，进而影响核电站的安全运行。本文针对凝汽器液相泄漏过程的流动特性进行了数值模拟研究，采用Euler-Euler两相流模型和k-ε湍流模型分析了不同流动工况下两相泄漏过程的流场，在常温常压情况下通过粒子图像测速(PIV)对凝汽器冷凝管的泄漏过程进行了可视化测量分析，并与数值模拟作了对比。结果表明：气液两相同时存在于泄漏过程中时，泄漏量与管道内液相流动工况无关，只与管道内外侧压差相关；泄漏的检测时间可设定在发生泄漏后0.003s内，此时泄漏射流附近存在的两个回流涡会导致示踪气体的回流，可能会对示踪气体的传质和对流扩散产生影响；管道内外侧压差为100000Pa情况下，冷却剂泄漏的质量流量约为3.925×10^-3kg/s至9.813×10^-3kg/s。     

通气空化多相流动特性的实验与数值研究

为了进一步分析通气空化多相流的特性,采用实验和数值模拟相结合的方法,对绕带空化器回转体的通气两相流动和通气三相流动的结构进行了对比分析。实验中采用高速全流场流动显示技术获得了通气空化多相流动的空泡形态;数值模拟中采用滤波器湍流模型（FBM）进行了数值计算,获得了空泡形态和流线分布,数值模拟获得的空泡形态与实验一致。结果表明,由于空化数的不同,在相同通气率下,绕回转体通气空化三相流动的空泡形态不同于通气两相流动;同时空泡的非定常行为也发生了大的变化。     

负压钻井液振动筛气液喷射器性能的数值模拟研究

随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300 kPa、喷嘴距为60 mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。     

喷嘴出口状态对水蒸汽喷射器流动行为及其性能的影响北大核心CSCD

水蒸气喷射器作为一种结构简单、运行稳定的真空获得设备,其内部流动过程十分复杂。目前关于蒸汽喷射器的研究已较为完善,然而对于蒸汽喷射器的膨胀状态的研究很少涉及。为了进一步完善蒸汽喷射器的膨胀状态的分类,并且对在不同膨胀状态下蒸汽喷射器的内部流动行为及其对蒸汽喷射器性能的影响进行研究。文章以数值模拟技术为主要研究方法,研究了蒸汽喷射器喷嘴不同出口状态的流场结构及其对水蒸气喷射器性能的影响。结果表明:喷嘴的运行状态可分为欠膨胀状态、完全膨胀状态、过膨胀状态以及非拉瓦尔喷嘴状态,并且引射压力的变化对扩压器壁面剪切应力的影响远远大于喷嘴。在兼顾水蒸气喷射器的抽气能力、效率、排气能力以及获得真空度能力的同时,蒸汽喷射器在完全膨胀区域与过膨胀区域运行时可以获得较高的引射系数和压缩比,并且在过膨胀区域内具有最优的工况条件。此外,完全膨胀区域仅为一个点值。     

环形间隙对小型环形喷射器性能的影响

为研究环形间隙对环形喷射器性能及内部流场的影响,以某小型环形喷射器为研究对象,用CFX软件进行数值模拟,采用标准SST k-ω湍流模型,以喷射系数和引射气体量为性能指标,对不同环形间隙的喷射器在相同工作气体压力区间下内部流动情况进行对比分析,得到环形间隙对喷射器性能及流场的影响规律.研究结果表明,随着环形间隙的增大,喷...     

蒸汽喷射泵理论

在喷射泵中假设一个流体的典型模型,作者已从理论上阐明了下列各项: (1)喷射泵特性曲线方程 (2)相似法则 (3)吸入流和喷射流的分子量对喷射泵性能的影响 (4)双曲线法则 (5)喷射泵能力的极限 (6)压缩比 1、蒸汽喷射泵 蒸汽喷射泵通常做为真空泵使用,在做为压缩机使用时称为热压机。图1是其截面图和部件名称。由于它没有运动的部分,只是内部气体的高速流动,因而有很多优点。若由喷嘴喷射水蒸汽(喷射空气时叫空气喷射泵),那么高速的喷射蒸汽就要与被抽气体碰撞、混合,业将速度头传给被抽气体,在通过扩散器的时候转换为压力头。在扩散器喉部之前…     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低。对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好。对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好。在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%。     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低.对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好.对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好.在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%.     

车载真空厕所空气射流器性能的数值模拟

空气射流真空器是长途客车车载真空厕所的动力源,具有一定压力的压缩空气通过该射流器将产生抽吸便器内污水所需的负压。利用FLUENT软件对其内部流场进行非稳态数值模拟,分析了在一定工况条件下,面积比、喷嘴距、等截面混合室长、扩散段锥角以及喷嘴喉部长、喷嘴收缩段长、喷嘴扩散段长对接收室内残余压力的影响,为此类真空射流器的设计提供了一定的理论支持。