环形自激振荡射流泵卷吸特性的研究

摘要

射流泵凭借其结构简单、易加工、良好的密封性以及无运动部件等独特优点广泛应用于各个生产部门。但由于受到了传能效率和空化效应的制约，射流泵的技术发展遇到了瓶颈期，有研究表明非恒定射流能够在一定程度上提高射流泵工作效率，作为新型脉冲射流的自激振荡射流技术目前偏向于增强出口冲击破碎效果的应用研究，而对其提高卷吸性能和传能效率方面鲜有报道。本文将环形射流和自激振荡射流优势相结合，提出了环形自激振荡射流泵的构想，主要工作如下:
　　(1)提出了环形自激振荡射流泵的设计理念，并对其进行了结构设计，建立了相关的数值计算模型，以效率最高为原则，对新型自激振荡射流泵的结构参数进行了优化设计，确定了较优的结构参数组合;
　　(2)利用Fluent有限元分析软件对新型自激振荡射流泵的内部流场特性展开研究，揭示了新型射流泵流场中的压力场、速度场和湍流场的分布特征，加深对其内部流动机理的理解;
　　(3)基于流体力学的基本理论和气核的稳定平衡方程，分析了空化初生的判断条件，并研究了射流泵流场中涡激空化气囊的周期性发展规律，利用流体网络理论，导出了环形自激振荡射流泵的频率分析表达式，对其流场中的振荡效果和频率特性进行了初步研究。

目录

声明

摘要

1．1 课题来源

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 射流泵技术发展

1．3．2 射流泵空化的研究概况

1．4 本文主要研究内容及技术路线

第2章 射流泵基本性能

2．1 射流泵工作原理及结构

2．1．1 射流泵工作原理

2．1．2 射流泵结构组成部分

2．2 紊流射流的一般特性

2．3 自激振荡射流扰动涡的形成

2．3．1 自激振荡射流的产生

2．3．2 自激振荡扰动涡的有效激励条件

2．4 自激振荡射流泵效率分析

2．5 本章小结

第3章 环型自激振荡射流泵结构参数优化设计

3．1 自激振荡射流泵设计理念

3．2 环形型自激振荡射流泵设计

3．2．1 自激振荡射流泵物理模型

3．2．2 无量纲结构参数设计

3．3 数值计算模型

3．3．1 计算域与网格划分

3．3．2 边界条件及计算设置

3．3．3 网格无关性分析

3．4 结构参数对射流泵卷吸性能的影响

3．4．2 自激振荡腔室上下喷嘴直径比

3．4．3 环形喷嘴入射角度

3．5 本章小结

第4章 环型自激振荡射流泵内部流场特性分析

4．1 射流泵内流体流动结构

4．2 压力分布及对空化影响

4．3 射流边界层内速度分布

4．4 计算结果分析

4．4．1 压力场分析

4．4．2 速度场分析

4．4．3 湍流场分析

4．5 本章小结

第5章 环形自激振荡射流泵空化及振荡特性研究

5．1 环形自激振荡射流泵空化特性分析

5．1．1 混合相模型

5．1．2 空化初生的判断条件

5．1．3 涡激空化气囊周期性发展

5．2 环形自激振荡射流泵振荡特性分析

5．2．1 流体网络理论

5．2．2 环形自激振荡射流泵频率分析

5．2．3 射流泵流场内的振荡效果

5．3 本章小结

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目