噴射器引射特性數(shù)值分析.pdf

1、在核動力裝置運行時，漏入或被攜帶進入冷凝器的不凝性氣體會明顯降低冷凝器的工作能力，進而影響冷凝器內(nèi)的真空度和裝置的效率，噴射器主要用于抽出冷凝器中的不凝性氣體。同時，噴射器在水下、有放射性、易燃易爆等許多工業(yè)領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用。已有研究表明，噴射器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)對噴射器的運行特性都有影響，不同參數(shù)的影響具有緊密的耦合性。鑒于目前還缺乏對噴射器內(nèi)部流場的系統(tǒng)認識，本文采用數(shù)值分析的方法，研究了噴射器的運行特性及其內(nèi)部流場，探索了各

2、因素的影響規(guī)律和機理，為噴射器數(shù)學模型的建立和設(shè)計提供參考。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　首先根據(jù)臨界截面理論，建立了噴射器的引射特性和壓縮特性的氣動理論模型，通過對模型的分析，表明噴射器的引射特性和壓縮特性取決于幾何截面的比值 fP1/fP*、fm/fP1、f3/f2，和運行參數(shù)的比值PP/PH、PC/PH、TP/TH，而非結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)的絕對值。
　　然后，應(yīng)用商業(yè)軟件FLUENT，對噴射器內(nèi)的流場及其引

3、射特性進行了數(shù)值模擬，詳細描述了運行在雙壅塞狀態(tài)和單壅塞狀態(tài)下的噴射器內(nèi)流場特性，以及三種噴管出口截面處壓力不匹配度工況下混合區(qū)前段流場的發(fā)展過程。
　　最后，通過單一因素分析法，對各因素對噴射器工作性能的影響進行了分析研究。
　　研究結(jié)果表明：噴射器的引射特性由混合區(qū)前段的有效引射區(qū)決定。當混合流場中渦的卷吸作用是影響介質(zhì)混合區(qū)域的主導因素時，可用混合層邊界表征相的分布范圍；湍動能和渦耗散率與混合層內(nèi)動量和組分輸運直接相關(guān)

4、，其分布與渦量分布相似，可以通過分析湍動能和渦耗散率定性描述噴射器內(nèi)流場混合層內(nèi)渦的特性；徑向速度 v可用于表征組分的徑向輸運過程，一定程度上可以通過考察v的分布來預測流場中的混合強度。
　　當壓力不匹配度小于1時，高速蒸汽的可壓縮性對渦卷起的抑制作用，需要較長的混合區(qū)均衡流場，但可壓縮性對混合層發(fā)展的影響有上限；當壓力不匹配度大于1時，噴管出口處的激波可使混合層增長速度變大，使流場在較短的距離內(nèi)便達到均衡狀態(tài)，有效縮短噴射器長度

5、，適當增大噴管擴張角也可以得到這樣的效果；當引射介質(zhì)壓力一定時，工作蒸汽壓力的減小可以增加引射介質(zhì)的流通截面積，同時會提高有效引射壓力，以上兩種作用最終使得工作蒸汽壓力在一定范圍內(nèi)變化對噴射器的引射性能影響不大。
　　對幾何參數(shù)的研究表明，混合室截面面積與噴管出口截面面積比對噴射器引射特性的影響最為顯著。在壓力不匹配度相同的條件下，噴管出口截面與臨界截面比對噴射器引射特性的影響規(guī)律與混合室截面與噴管出口截面比的影響規(guī)律基本相同；在