空气喷射器理论模型设计及性能优化研究

摘要

核能发电是当前新型能源应用最为广泛的形式，核电站的安全问题一直是人们关注的焦点。核电站的外围空气喷射器安装在主控室附近，当核电站发生泄漏事故时，空气喷射器将主控室里面具有放射性气体进行抽吸，经过过滤净化后再排放到主控室中，供人呼吸和设备的正常运行，空气喷射器在其中起到了关键性的作用。喷射器具有几何结构简单、内部无运动部件、运行可靠、成本较低等特点，但是在实际应用当中受到很大限制，是因为喷射器的引射系数和工作效率较低。因此如何提高喷射器的引射系数，合理地设计喷射器的结构是推动喷射器应用和发展的关键。 为了满足工程上的需求，针对具体技术要求进行理论分析和样机配套设备实验验证相结合的开发方式，研制出大引射系数和高背压的核级喷射器，本文做了一系列的研究： （1）以定压混合理论为基础，利用气体动力学函数法对喷射器进行一维数学模型设计计算，推导出喷射器的引射系数的表达式和喷射器结构参数的表达式。 （2）按照核电站的要求1:1的设计和搭建实验台架，选择配套的供气装置、管路阀门、仪表和控制设备等。实验系统的搭建完成后，进行了强度校核及耐压实验。通过实验数据来计算空气喷射器的引射系数和分析空气喷射器的性能和效率。 （3）应用Solid Works软件建立空气喷射器的三维立体模型，并将其导入Flow Simulation进行三维数值仿真。在一定工况下，获得了空气喷射器内部的速度场和压力场分布情况并对其进行分析。同时通过改变流体的状态参数（如流体的压力）、空气喷射器的几何结构参数（如喷嘴距和喷嘴喉部的形状）和连接方式模拟计算出空气喷射器的引射系数，分析各个参数对空气喷射器性能的影响，然后再与实验的结果相对照，得出一致的结论。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 喷射器国内外研究现状

1.3 喷射器的分类

1.4 本文的主要工作

第2章 喷射器设计的基本理论与研究

2.1 喷射器概述

2.2 喷射器的设计方法

2.3 气体喷射器设计计算

2.4 本章小结

第3章 Flow Simulation对喷射器进行三维数值模拟的原理和方法

3.1 Flow Simulation的原理

3.2 喷射器数值模拟方法

3.3 喷射器数值模拟流程

3.4 本章小结

第4章 喷射器实验系统装置与内部流场仿真结果分析

4.1 喷射器设计总要求

4.2 实验系统

4.3 喷射器模拟计算结果分析

4.4 本章小结

第5章 喷射器性能优化模拟研究及分析

5.1 状态参数对喷射器性能的影响

5.2结构参数对喷射器性能的影响

5.3喷射器并联形式与串联形式在实际工程应用的比较

5.4本章小结

总结与展望

参考文献

致谢