水蒸气喷射泵内部流场结构的数值研究

发布时间：2021-10-10 17:39

　　水蒸气喷射泵是利用水蒸气的高速射流携带被抽气体,使被抽容器内获得一定真空度的一种低真空泵。由于它具有能够利用工业余热或其他低品质热源进行工作的特点,且采用水,最环保的物质,作为其工作流体,因此一直受到研究人员的关注。尤其是在日益提倡环保节能的当今社会,加强对水蒸气喷射泵的深入研究显得更加必要。由于水蒸气喷射泵的引射效率不高,且内部流动过程的复杂,传统的理论和实验方法无法对喷射泵内部流动做出精确描述和测定,在很大程度上限制了喷射泵的发展。本文采用数值模拟方法,借助FLUENT软件平台,通过对水蒸气喷射泵内部流动的模拟,考察不同操作参数和几何参数对喷射泵内流场结构的影响规律,从流场结构变化的角度来研究操作参数、几何参数与喷射泵抽气性能的关系,进而确保泵的工作稳定性、提高泵的抽气性能。本文的主要研究工作如下：（1）选用合适的湍流模型及采用合理的求解策略,求得特定几何参数和操作条件下水蒸气喷射泵内部流场结构的数值解,并与已知实验数据比较,验证数值模拟的正确性,为后续深入研究奠定基础。（2）在所得数值模拟结果的基础上,分析喷射泵内流场结构特点,确定起关键作用的激波-混合层、有效区等局部流场结构的... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引论
    1.1 水蒸气喷射泵原理
    1.2 喷射泵的理论和实验研究状况
    1.3 喷射泵的数值模拟研究状况
    1.4 课题的提出和研究的内容
第2章 喷射泵CFD建模与模型验证
    2.1 CFD简介
    2.2 CFD与其他流体分析方法的关系
    2.3 CFD基本原理
    2.4 必要的假设
    2.5 控制方程
    2.6 湍流模型
    2.7 流体属性
    2.8 几何建模和网格划分
    2.9 边界条件设定
    2.10 数值模拟及模型验证
        2.10.1 数值求解方法
        2.10.2 模型验证
第3章 喷射泵内流场结构的划分
    3.1 喷射泵内流动区域的划分
    3.2 激波-混合层位置的确定
    3.3 引射蒸气流道结构分析
    3.4 壅塞及引射蒸气的能量交换过程分析
第4章 操作参数对喷射泵流场结构的影响
    4.1 背压对喷射泵内部流场结构的影响
    4.2 引射蒸气状态对喷射泵内部流场结构的影响
    4.3 工作蒸气状态对喷射泵内部流场结构的影响
第5章 几何参数对内部流场结构的影响
    5.1 拉瓦尔喷管出口位置(NXP)对流场结构的影响
    5.2 喷射泵混合室形状对流场结构的影响
    5.3 喷射泵喉部形状对流场结构的影响
        5.3.1 喉部长度对流场结构的影响
        5.3.2 喉部直径对流场结构的影响
第6章 操作参数和几何参数的变化对临界背压的影响
    6.1 工作蒸气状态的变化对临界背压的影响
    6.2 引射蒸气状态的变化对临界背压的影响
    6.3 NXP值变化对临界背压的影响
    6.4 混合室渐缩段倾角变化对临界背压的影响
    6.5 喉部形状变化对临界背压的影响
        6.5.1 喉部长度变化对临界背压的影响
        6.5.2 喉部直径变化对临界背压的影响
第7章 喷管内自发凝结现象的研究
    7.1 数学模型
        7.1.1 液相质量分数传递方程
        7.1.2 液滴数密度传递方程
        7.1.3 蒸气状态方程
        7.1.4 湍流模型
    7.2 数值模拟
    7.3 理想气体模拟与湿蒸汽模拟结果比较
第8章 结论和展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表学术论文



本文编号：3428843