發(fā)布時(shí)間：2020-03-04 14:19

【摘要】：噴射器是提高流體壓力而不直接消耗機(jī)械能的設(shè)備。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低廉而在動(dòng)力、石化、冶金、輕工、供熱、制冷等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。液環(huán)泵噴射器作為液環(huán)泵的上級(jí)設(shè)備,它以大氣作為工作流體,起著提高被抽氣體壓力和增大抽氣量的雙重作用。所以要提高噴射器的性能,不僅要提高其噴射系數(shù)( G H / GP),還要提高其最大壓縮比( PC * /PH)。液環(huán)泵噴射器內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜,存在著激波、自由邊界、剪切層的相互作用。目前對(duì)噴射器的設(shè)計(jì)還沒(méi)有完全成熟可行的計(jì)算公式,主要是依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行,這就限制了噴射器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的合理性和周期性。因此,本文從提高噴射器的建模效率和提高其性能方面做了以下工作: 1.液環(huán)泵噴射器的結(jié)構(gòu)涉及到較多的尺寸參數(shù),對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化要不斷的調(diào)整這些尺寸參數(shù),對(duì)模型進(jìn)行直接修改難免效率不高。對(duì)噴射器進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),可以避免重復(fù)性勞動(dòng)、縮短設(shè)計(jì)周期。因此,本文采用了Pro/ENGINEER二次開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)噴射器進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì),研究了Pro/TOOLKIT的菜單設(shè)計(jì)技術(shù)、UI對(duì)話框和MFC對(duì)話框設(shè)計(jì)技術(shù)。以VC++6.0為編譯和連接工具開(kāi)發(fā)了參數(shù)化設(shè)計(jì)交互界面和模型修改交互界面,大大提高了噴射器的建模效率。 2.利用ICEM CFD對(duì)噴射器進(jìn)行了多塊網(wǎng)格劃分,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)三維模擬采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的不足。建立了液環(huán)泵噴射器的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型,利用大型CFD軟件ANSYS CFX對(duì)其內(nèi)部超音速混合流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。并將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,按照與試驗(yàn)值相符度、收斂速度、收斂精度、流場(chǎng)分布合理的原則,得出RNG k-ε模型優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。 3.采用不同邊界條件對(duì)噴射器進(jìn)行數(shù)值模擬,以此來(lái)分析內(nèi)部特殊流動(dòng)規(guī)律,并進(jìn)行理論分析。得出在噴嘴出口會(huì)形成斜激波或膨脹波,并在混合層的作用下相互轉(zhuǎn)換,以鉆石網(wǎng)格的模式向流動(dòng)方向衰減。并在擴(kuò)壓室再次形成壓縮波,壓力增大。最后兩股流體混合均勻,速度降為亞音速,壓力達(dá)到出口壓力。 4.分析噴射器混合室和噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)噴射器性能的影響。調(diào)整噴射器模型30次,利用CFX軟件平臺(tái)在不同邊界下進(jìn)行大量計(jì)算。得出噴射器結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響規(guī)律,為噴射器的優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 1- 1 噴射器結(jié)構(gòu)圖[7]高壓的工作流體通過(guò)噴嘴絕熱膨脹 （收縮噴管或拉伐爾噴管，壓力和引射流體壓力的大小，如果引射流體的壓力小于該噴嘴結(jié)壓力，則用拉伐爾噴管)，將位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，壓力由 Pp降至 Wp1（可達(dá)超音速)；由于噴嘴出口附近的壓力 Pp1，稍低于引射入接受室；工作流體與引射流體在混合室內(nèi)劇烈混合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)量合流體的壓力逐漸上升至 P3，速度逐漸下降至 W3，混合流體在轉(zhuǎn)化為位能，壓力升至 PC，速度降至 WC。表 1- 1 噴射器的分類相互作用介質(zhì)的狀態(tài)相互作用介質(zhì)特性 噴射器名彈性介質(zhì) 氣體噴射工作介質(zhì)與引射介質(zhì)的集態(tài)相同 非彈性介質(zhì) 噴射泵工作介質(zhì)是彈性的而引射介質(zhì)是非彈性的氣力輸送噴

發(fā)展及研究狀況究狀況 年代，在 G.佐伊納（Zeuner)和 M.蘭金（Rankin)的著作939 年，德國(guó)的 Flugel 制造出了第一臺(tái)公認(rèn)的噴射器[8]。展的還不夠完善，建立通用的噴射器設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方]和 Elorod[11]等人先后提出了定壓混合理論(dp=0)和定論做了一下幾點(diǎn)假設(shè)：1）理想氣體；2）工作流體和引量；3）混合后的流體在任意界面上具有均勻的物性分布過(guò)程，不計(jì)摩擦，，不計(jì)阻力。推導(dǎo)出了具有最大壓縮比幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)公式。但是該理論不能給出混合室收縮口的最佳距離。后來(lái)，Work 和 Haedrich[12]等人研究了，Defrate 和 Hoel[13]研究了比熱容對(duì)噴射器性能的影響
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁英濤;謝君堂;仲順安;;微型噴管內(nèi)氣體流動(dòng)的流量壅塞現(xiàn)象[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2006年12期

2 鄭玲;Parametric design of an electrorheological shock absorber with the mixed-mode[J];Journal of Chongqing University;2003年02期

3 周軼U

本文編號(hào)：2584755