本文關(guān)鍵詞：可調(diào)式蒸汽噴射器性能計(jì)算分析

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【摘要】：蒸汽噴射器可利用蒸汽的余壓回收低壓蒸汽,是實(shí)現(xiàn)流體混合、換熱、增壓等功能的一種流體機(jī)械。以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制冷、航空航天、海水淡化、核電站安全工程、化工生產(chǎn)等領(lǐng)域。然而,噴射器的效率并不高,且傳統(tǒng)的噴嘴固定式噴射器不能在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)正常工作,只有在設(shè)計(jì)條件下工作時(shí)才會(huì)具有最大的效率。因此,提高噴射器效率及噴射器對(duì)不同工況的適應(yīng)性對(duì)諸多工業(yè)領(lǐng)域都有著重大意義。本文通過求解守恒型N-S方程,基于水蒸氣真實(shí)物性,采用濕蒸汽模型對(duì)固定式和可調(diào)式蒸汽噴射器進(jìn)行數(shù)值模擬。模型考慮了噴射器內(nèi)部跨音速流動(dòng)過程中水蒸氣非平衡相變對(duì)噴射器性能的影響,并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì),證實(shí)了模擬結(jié)果的可靠性。相同工況下,當(dāng)可調(diào)式蒸汽噴射器在喉口當(dāng)量直徑dt、噴嘴出口截面積等結(jié)構(gòu)參數(shù)與固定式蒸汽噴射器完全相同時(shí),調(diào)節(jié)錐對(duì)引射流體流量的影響較大,可調(diào)式噴射器的噴射系數(shù)小于固定式噴射器；兩種噴射器內(nèi)激波發(fā)生的位置相同；調(diào)節(jié)錐具有減弱噴射器內(nèi)凝結(jié)現(xiàn)象的作用。通過移動(dòng)調(diào)節(jié)錐的位置可以改變激波的強(qiáng)度和出現(xiàn)的位置,使可調(diào)式蒸汽噴射器適應(yīng)不同的工況。正向移動(dòng)調(diào)節(jié)錐dt減小,噴射器內(nèi)凝結(jié)現(xiàn)象減弱,激波發(fā)生的位置向噴射器入口方向移動(dòng)且強(qiáng)度減弱,噴射器更適合在低工作蒸汽壓力Pd、高工作蒸汽壓力Pm及高引射蒸汽壓力Ps的工況下工作,以得到更大的噴射系數(shù)；而負(fù)方向移動(dòng)調(diào)節(jié)錐則增大了噴射器極限工作區(qū)域的寬度,情況反之。噴射器擴(kuò)散器內(nèi)的壅塞現(xiàn)象與Pd、Pm和Ps均具有顯著的相關(guān)性。Pd增大、Pm或Ps減小均可導(dǎo)致擴(kuò)散器內(nèi)的壓縮激波向上游移動(dòng)并進(jìn)入混合室,凝結(jié)現(xiàn)象及激波強(qiáng)度減弱,壅塞被破壞,噴射器由極限工作狀態(tài)進(jìn)入亞極限工作狀態(tài)。在其他條件相同的情況下,調(diào)節(jié)錐錐頂角的大小幾乎不影響噴射器的性能,而調(diào)節(jié)錐在噴嘴喉口處的直徑da對(duì)噴射器性能影響較大：da越大,噴射系數(shù)越小。
【關(guān)鍵詞】：噴射器 調(diào)節(jié)錐 噴射系數(shù) 凝結(jié) 激波
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展11-21
• 1.2.1 噴射器的理論研究11-15
• 1.2.2 噴射器的實(shí)驗(yàn)研究15-16
• 1.2.3 噴射器的數(shù)值模擬研究16-20
• 1.2.4 存在的問題20-21
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容與方法21-22
• 2 蒸汽噴射器的數(shù)值模擬方法22-34
• 2.1 蒸汽噴射器的物理過程描述22-23
• 2.2 蒸汽噴射器的物理模型23-24
• 2.3 蒸汽噴射器的數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.3.1 控制方程24-25
• 2.3.2 濕蒸汽流動(dòng)方程與相變模型25-26
• 2.3.3 邊界條件26-27
• 2.4 湍流模型的選擇與驗(yàn)證27-31
• 2.4.1 幾種常見的湍流模型27-30
• 2.4.2 模擬方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證30-31
• 2.5 區(qū)域離散與數(shù)值求解方法31-33
• 2.5.1 網(wǎng)格劃分與網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證31-33
• 2.5.2 數(shù)值求解方法33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 3 可調(diào)式與固定式蒸汽噴射器對(duì)比分析34-47
• 3.1 噴嘴及調(diào)節(jié)錐幾何參數(shù)的確定34-35
• 3.2 可調(diào)式與固定式蒸汽噴射器的性能對(duì)比35-39
• 3.2.1 出口蒸汽壓力的影響35-36
• 3.2.2 工作蒸汽壓力的影響36-38
• 3.2.3 引射蒸汽壓力的影響38-39
• 3.3 可調(diào)式與固定式蒸汽噴射器的流場(chǎng)對(duì)比39-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 可調(diào)式蒸汽噴射器的調(diào)節(jié)性能分析47-70
• 4.1 可調(diào)式蒸汽噴射器的壓力調(diào)節(jié)性47-52
• 4.1.1 可調(diào)式蒸汽噴射器對(duì)出口蒸汽壓力的調(diào)節(jié)性47-49
• 4.1.2 可調(diào)式蒸汽噴射器對(duì)工作蒸汽壓力的調(diào)節(jié)性49-50
• 4.1.3 可調(diào)式蒸汽噴射器對(duì)引射蒸汽壓力的調(diào)節(jié)性50-52
• 4.2 調(diào)節(jié)錐位置對(duì)可調(diào)式蒸汽噴射器流場(chǎng)的影響52-58
• 4.2.1 壓力的分布52-53
• 4.2.2 馬赫數(shù)的分布53-55
• 4.2.3 溫度的分布55-57
• 4.2.4 液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布57-58
• 4.3 壓力對(duì)可調(diào)式蒸汽噴射器流場(chǎng)的影響58-66
• 4.3.1 出口蒸汽壓力的影響58-61
• 4.3.2 工作蒸汽壓力的影響61-64
• 4.3.3 引射蒸汽壓力的影響64-66
• 4.4 調(diào)節(jié)錐錐頂角的影響66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：535369