本文關(guān)鍵詞：三噴嘴蒸汽噴射泵的數(shù)值模擬研究與分析

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【摘要】：蒸汽噴射泵是一種將低壓蒸汽轉(zhuǎn)化為高壓蒸汽，也能實現(xiàn)抽真空目的的裝置。傳統(tǒng)單噴嘴蒸汽噴射泵的操作工況在偏離設(shè)計值時，噴射性能會嚴重惡化。而多噴嘴蒸汽噴射泵由于對工作蒸汽的分流作用，變工況操作時，在一定程度上能保持穩(wěn)定運行。因此在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，可發(fā)揮其優(yōu)勢。鑒于傳統(tǒng)的理論和實驗方法無法對其內(nèi)部流場做出準確的描述和測定，本文利用數(shù)值模擬的方法，借助STAR-CCM+軟件平臺，主要以三噴嘴蒸汽噴射泵為研究對象，通過對其內(nèi)部流場的模擬，考察不同操作參數(shù)和幾何參數(shù)對泵內(nèi)流場結(jié)構(gòu)的影響，從流場結(jié)構(gòu)變化的角度來研究操作參數(shù)、幾何參數(shù)與噴射系數(shù)的關(guān)系，進而為提高多噴嘴蒸汽噴射泵的抽氣性能、工作穩(wěn)定性以及為其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。 本文主要的研究工作：（1）考察分析工作蒸汽壓力、引射蒸汽壓力及擴壓管背壓（混合蒸汽壓力）對泵流場結(jié)構(gòu)及性能的影響；（2）考察分析噴嘴位置、各噴嘴軸線交點位置、混合室收縮角度、擴壓管長度對泵流場結(jié)構(gòu)及性能的影響；（3）與相同設(shè)計工況的單噴嘴蒸汽噴射泵，在相同操作參數(shù)下的模擬結(jié)果進行對比分析，得出三噴嘴蒸汽噴射泵最佳的操作參數(shù)范圍；（4）將三噴嘴與四噴嘴蒸汽噴射泵進行性能對比。 模擬結(jié)果表明，與相同設(shè)計工況的單噴嘴蒸汽噴射泵相比，三噴嘴蒸汽噴射泵在工作蒸汽壓力存在波動時，都能保持較高的噴射系數(shù)，，更穩(wěn)定地工作；但當引射蒸汽壓力在一定范圍變化時，其噴射系數(shù)要略低于單噴嘴的；其對應(yīng)的擴壓管臨界背壓值比單噴嘴的小，即三噴嘴蒸汽噴射泵對引射蒸汽升壓的最大限度要低于單噴嘴的。同時，得到了該三噴嘴蒸汽噴射泵最佳的幾何結(jié)構(gòu)，其中噴嘴出口以接近混合室入口為最佳位置，各噴嘴軸線交點位置位于混合室收縮段下游為最佳，以及混合室收縮角度不宜過大、擴壓管長度存在最佳范圍，使其噴射系數(shù)達到最大值，從而起到最佳的節(jié)能效果。 總之，本文通過對三噴嘴蒸汽噴射泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的研究，可以深入理解操作參數(shù)和幾何參數(shù)對其性能的影響機理，為多噴嘴蒸汽噴射泵的穩(wěn)定工作、性能改進及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：蒸汽噴射泵 計算流體力學(xué)（CFD） 噴射系數(shù) 三噴嘴
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符號說明9-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究對象的背景與意義10-11
• 1.2 蒸汽噴射泵的工作原理11-13
• 1.3 噴射泵的研究進展及現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 噴射泵的理論和實驗研究13-15
• 1.3.2 噴射泵的數(shù)值模擬研究狀況15
• 1.3.3 總結(jié)15-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 蒸汽噴射泵流場結(jié)構(gòu)分析18-24
• 2.1 拉瓦爾噴嘴的介紹18-19
• 2.2 蒸汽噴射泵內(nèi)部激波鏈產(chǎn)生的原因19-20
• 2.3 壅塞現(xiàn)象20-24
• 2.3.1 噴嘴（管）的壅塞現(xiàn)象20-21
• 2.3.2 蒸汽噴射泵臨界背壓值 PC*的分析21-24
• 第三章 CFD 簡介與模型的建立24-34
• 3.1 CFD 介紹24-25
• 3.2 STAR-CCM+軟件的介紹及模擬過程步驟詳解25-27
• 3.2.1 網(wǎng)格處理25-27
• 3.2.2 求解計算方法27
• 3.3 計算模型的建立27-31
• 3.3.1 幾何模型27-29
• 3.3.2 蒸汽噴射泵模型假設(shè)29
• 3.3.3 流體屬性29
• 3.3.4 控制方程29-30
• 3.3.5 湍流模型30
• 3.3.6 邊界條件30-31
• 3.3.7 求解器的選擇31
• 3.3.8 噴射泵性能評價標準31
• 3.3.9 模擬收斂判定標準31
• 3.4 模擬方法的實驗驗證31-34
• 第四章 計算結(jié)果與分析34-54
• 4.1 操作參數(shù)的影響34-41
• 4.1.1 噴嘴出口背壓對工作蒸汽流量的影響34-35
• 4.1.2 工作蒸汽壓力 PP的影響35-36
• 4.1.3 引射蒸汽壓力 PH的影響36-38
• 4.1.4 擴壓管背壓 PC的影響38-41
• 4.2 幾何參數(shù)的影響41-51
• 4.2.1 噴嘴距 L_C的影響41-43
• 4.2.2 各噴嘴軸線交點位置 X 的影響43-45
• 4.2.3 整流管L的影響45-47
• 4.2.4 混合室收縮傾角α的影響47-48
• 4.2.5 擴壓管長度 L_K的影響48-50
• 4.2.6 三噴嘴蒸汽噴射泵與其他結(jié)構(gòu)的對比50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-54
• 第五章 操作參數(shù)對三噴嘴、單噴嘴影響的對比分析54-60
• 5.1 工作蒸汽壓力 P_P的影響54-55
• 5.2 引射蒸汽 P_H的影響55-57
• 5.3 擴壓管背壓 P_C的影響57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論60-61
• 建議61-62
• 參考文獻62-65
• 附錄 A65-66
• 攻讀學(xué)位期間所取得的科研成果66-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：947865