蒸汽喷射器理论及数值模拟分析

摘要

喷射器是提高流体压力而不直接消耗机械能的设备，因其结构简单可靠、运转费用低廉而得到广泛应用。然而，喷射器效率低下，不节能，如何提高其效率是大家共同关心的问题。目前喷射器的设计一般是根据工作参数来确定具体的结构，采用的计算公式多为一维等熵假设基础上的半经验公式。而针对喷射器内复杂流场的实验观察、分析模拟，以及喷射器结构对喷射器性能影响等具体细节的研究方面，由于受实验水平、计算能力、流体力学理论发展水平的限制，是不充分的。尤其是对以蒸汽为工质的喷射器，由于蒸汽的物性远离理想气体状态，让简单的采用理想气体状态方程所得出的结果与实际偏离很大。
　　本文依据索科洛夫喷射器的设计理论，假设定压混合，利用VC语言编制了喷射器喷射系数的计算程序，并辅之以经验公式，得到了喷射器结构的设计尺寸。采用FLUENT软件对蒸汽喷射器内流体的混合过程进行数值模拟。分析了湍流模型、离散格式等因素对数值计算结果的影响，以期获得网格收敛的解。
　　通过观察喷射器的内部流场云图，可以了解其内部的流动过程和工作原理。通过改变喷射器的结构参数，得出喷射系数随结构参数的变化规律;通过改变工作参数，分析喷射系数随工作参数的变化情况。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 喷射器的应用

1．3 喷射器研究进展

1．3．1 理论研究进展

1．3．2 实验研究进展

1．3．3 我国喷射器的研究

1．4 喷射器CFD数值模拟研究进展

1．4．1 数值模拟方法

1．4．2 参数变化对喷射器的研究

1．5 本文的主要工作

第2章 喷射器设计的基本理论及研究

2．1 喷射器概述

2．2 蒸汽喷射器的工作原理及性能指标

2．2．1 蒸汽喷射器的工作原理

2．2．2 蒸汽喷射器的性能指标

2．3 蒸汽喷射器的设计方法

2．3．1 经验系数法

2．3．2 经典热力学法

2．3．3 气体动力函数法

2．3．4 本文的研究方法

2．4 蒸汽喷射器的设计计算

2．4．1 蒸汽喷射器的喷射系数计算

2．4．2 蒸汽喷射器的结构尺寸计算

2．4．3 蒸汽喷射器的编程计算

2．5 工质的物性参数

2．6 本章小结

第3章 蒸汽喷射器数值模拟原理

3．1 CFD概述

3．2 喷射器流场的数值模拟过程

3．3 建立控制方程

3．4 湍流模型

3．4．1 湍流研究进展

3．4．2 湍流模型

3．5 近壁处湍流处理

3．6 控制方程的离散

3．6．1 数值方法

3．6．2 离散格式

3．7 控制方程的求解

3．8 本章小结

第4章 蒸汽喷射器流场数值模拟

4．1 蒸汽喷射器模型

4．1．1 建立模型

4．1．2 网格划分

4．2 喷射器模型的求解

4．2．1 求解器的选择

4．2．2 边界条件

4．2．3 流体的物性参数

4．2．4 求解流场

4．3 蒸汽喷射器的模拟结果

4．3．1 蒸汽喷射器内部压力变化

4．3．2 蒸汽喷射器内部速度变化

4．3．3 蒸汽喷射器内部温度变化

4．3．4 蒸汽喷射器质量流量

4．4 本章小结

第5章 蒸汽喷射器的优化分析

5．1 结构尺寸对喷射器性能的影响

5．1．1 喷嘴面积比的影响

5．1．2 喷嘴距的影响

5．2 工作参数对喷射器性能的影响

5．2．1 工作流体压力的影响

5．2．2 引射流体压力的影响

5．2．3 混合流体压力的影响

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 论文结论

6．2 展望

参考文献

致谢