脉冲液体射流泵时均值基本性能的研究
脉冲液体射流泵能量平衡的数值
第３０卷第３期２ ０ １ ２年３月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．３Ｍａｒ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０３－０１３６－０４脉冲液体射流泵能量平衡的数值研究张晋华１，程 鹏２，高传昌１（１．华北水利水电学院电力学院，河南郑州４５００１１；２．华北水利水电学院数学与信息科学学院，河南郑州４５００１１）摘要：运用能量平衡分析原理，根据脉冲液体射流泵主要流动部件的能量损失压力比公式，利用脉冲液体射流泵性能数值计算模块，对脉冲液体射流泵能量平衡进行了数值研究，分析了主要流动部件的能量损失变化及其对脉冲液体射流泵性能的影响，并与恒定液体射流泵的能量损失压力比、性能及效率进行了对比。
结果表明，脉冲射流是提高射流泵传能、传质效率的有效途径。
关键词：脉冲液体；射流泵；能量损失；基本性能；数值研究中图分类号：ＴＶ１３６文献标志码：Ａ收稿日期：２０１１－０７－２１，修回日期：２０１１－０９－３０基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７９０１３）；水利部公益性行业科研专项经费基金资助项目（２０１２０１０８５）作者简介：张晋华（１９８０－），女，讲师，研究方向为水利水电，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｈ＠ｎｃｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 射流泵是一种利用射流紊动扩散作用传递能量与质量的流体机械及混合反应设备。
由于射流泵内两股不同压力的流体混合时会产生较大的能量损失，其传能传质的效率较低［１］，因此提高射流泵的传能传质效率一直倍受关注。
２０世纪７０年代以来，提高射流泵的效率主要通过两种途径：①研制新型结构的射流泵，如采用多股射流、多级射流等；②在相同的射流泵装置上采用脉冲射流。
其中第２种途径受到了高度重视，并进行了大量的试验研究［１～５］，由于在相同的射流泵装置上脉冲液体射流泵与恒定液体射流泵内部流场分布规律不同，因此二者内部流体的能量传递、转换与损耗也不同。
脉冲液体射流泵时均基本性能方程的数值研究
Ｃ
／
ｌ Ｊ
—１ 入模块 ；②流速系数计算模块 ；③动量修正系数 计算模块 ；④无 因次时均值惯性项计算模块 ；⑤
（ ｓ＝积 ） 厂２ 一 上两股流体流速分布不均匀影 响的动量修正 系数 。七和 分别为 。
ｌｏ Ｐ ｇ＋
＝ —
Ａ（ｌ ２… ． ｘ， ， ． ，。 ，ｇｃ ： （） ， ， ，） ０ ｏ ９
（ｌ ２…… ，Ｘ ， ， ， ｎＰｓ ，ｍ，ｇ ＝０ ， ）
２
组可 写成 泛 函数 方程
式（ 和式（） ４ ） ５的推导过程 和计算表达式见文 献 『、８。 ６ １
Ｚ
代法进行求解。 求解 出 ＝ Ｘ， ）后 ， （。 ２ ， ……， 将 结果代入式 （） ９ 中第 １式 ，即可求 出压力 比表达 式。 ３２ 计 算步 骤 ． 计算步骤包括以下几个模块 ： ①原始参数输
ｕｍ ｄ ２ ｆ
（） ４
式中，
、
＇
＝ （。 ，ｍ，ｇ 为动量修正系数 、 ， ）
喉管进 口函数 ６等变量 ；后面 ｎ个 ｎ元方程 ｃ
ｆ ｘ 。ｍ，， ） （ ， ， ｇｃ ＝０ ｏ （０ １） 根据泛函数方程 （０ 的特点 ，可采用简单迭 １）
—
２
一
２
１ 前
言
脉冲液体射流泵时均基本性 能方程用于研究 射流泵压力 、流量与脉冲频率及几何尺寸之间的 关系，反映泵内能量变化、脉冲频率及各 主要部 件对基本性能的影响，是设计 、制造和运用脉冲 液体射流泵的理论依据。脉冲液体射流泵已在核 工业工程 、航天航空工程 、化工与环境工程 、水 利水电工程等工程中得到了广泛应用 ，并取得了 较大 的经 济效 益 和社会 效益 【。 ｌ Ｊ 目前 ，国内外学者主要对脉冲液体射流泵基 本性能进行了试验研究 ｆ 。文献 【 在假定流速 Ｊ ５ 】 系数 、动量修正系数和喉管进 口函数为特定值 的 情况下 ，对脉冲液体射流泵时均基本性能方程进 行 了初 步的数值计算。文献【， 对脉冲液体射流 ６】 ７ 泵时均基本性能方程及其方程 中的动量修正系数 方程组 、喉管进 口函数和流速系数进行 了研究 ， 并导出了相应 的数学表达式，为数值计算奠定了 基础。本文对脉冲液体射流泵时均基本性能方程 及其方程 中的部分 系数进行 了数值计算 与分析 ，
脉冲液体射流泵装置性能理论与试验研究的开题报告
脉冲液体射流泵装置性能理论与试验研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着现代石油、化工、医药、食品等工业的发展，对于精密输送、化学反应等精确操作的需求日益迫切，而脉冲液体射流泵作为一种高压、小流量、高精度的新型液体输送方式，其应用前景广阔，成为了当前研究的热点之一。
该技术具有易于控制、传递能量高等特点，可应用于多种领域，例如：在加料过程中形成锥形的液滴，加速化学反应过程，以及高配合反应混合物的液体输送等。
但是，目前国内外对于脉冲液体射流泵的开发研究还处于起步阶段，且在理论和实验两个方面都还存在较大的研究空间，因此，从理论和试验两个方面对于脉冲液体射流泵的性能进行研究，对于深入挖掘其应用潜力，提高其稳定性和精度具有重要意义。
二、研究内容针对以上问题，本课题的研究内容包括以下几个方面：1、设计和制造脉冲液体射流泵装置，并对于其结构和工作原理进行分析和探讨。
2、从理论分析的角度，探讨脉冲液体射流泵的输送流量、压力、速度等性能指标的计算与分析。
利用流体动力学、数字模拟等方法，对于脉冲液体射流泵的流体流动特性进行研究，并建立相应的数值模型，以验证理论分析的可信度。
3、从实验角度出发，对于脉冲液体射流泵的性能进行现场测试，测量其输送流量、压力、速度等指标，并对于其稳定性和精度进行评估，以验证理论分析的正确性，完善理论模型并提高性能。
4、对于脉冲液体射流泵在化学反应、加料、液体混合等操作中的应用进行研究，并进行实验验证，以提高其实际应用价值。
三、研究方法本研究采用物理实验和理论模拟相结合的方法进行。
在物理实验方面，通过设计和制造脉冲液体射流泵装置，进行现场测试并记录数据，以验证其性能指标的准确性；在理论模拟方面，借助于流体动力学、数字模拟等方法，对于脉冲液体射流泵的流体流动特性进行分析，并建立相应的数值模型，以验证理论分析的可信度。
四、研究进度安排1、前期准备阶段（2周）研究文献阅读、理论基础学习和技术准备。
脉冲液体射流泵压力特性的试验研究
Ｇ ｈ ａ —ｈ ｎ ，Ｚ ＡＯ Ｃ ｕ ｎ ｃ ａ ｇ ＨＡＮ Ｊｎｈ ａ Ｉ ｎ ｙ ｎ ，ＧＡＯ Ｚ ｉｋ ｉ Ｇ ｉ— ｕ ，Ｌ Ｕ Ｘｉ— ａ ｇ ｈ－ ａ （ ｏ ｈＣ ｉａＩｓ ｔ ｅｏ ｔ ｏｓｒａｃ ｎ ｙｒｅ ｃｒ ｏ ｅ ， ｈｎｚｏ ５ ０ ，Ｃ ｉａ Ｎ ａ ｈｎ ｔｕ ｆ ｅ Ｃ ｎｅｖｎ ｙａｄＨ ｄｏｌ ｔｃＰ ｗ ｒ Ｚ ｅｇｈｕ４ ０ １ ｎ ｉ ｔ Ｗａ ｒ ｅｉ １ ｈｎ ）
的射 流泵 装 置上 ， 采 用 脉 冲射 流 提 高 射 流 泵 的 对
程等实际工程得到 了应用 ， 取得 了显著的经济效 益 和社会 效益 ¨ 。 由于脉冲液体射流泵与恒定液体射流泵 的内 部 流场 分布规 律 不 同 ， 因此 不 能 将 恒 定 液 体 射 流 泵 研究 成果 用 于脉 冲液 体射 流 泵 － 。关 于 恒定 ８ ］ 液体 射 流 泵 的 压 力 特 性 已进 行 了 深 入 的 研 究 ，Ｊ而对脉 冲液 体射 流泵压 力特 性 的研 究 ， 】“ ， ０ 文
射 流泵 是 利用 高压 射 流 的紊 动 扩散 作用来 卷
吸低压流体 的流体机械和混合反应设备。当两股 不 同压力的流体在射流泵内混合时产生较大的能 量损失 ， 因此其传能传质 的效率较低。提高射流 泵 的传 能传 质效 率 ， 直 是 国 内外 学 者 所 关 注 的 一 课题 。２ ０世 纪 ７ ０年 代 以来 ， 内 外 学 者 在 相 同 国
用 时 间继 电器来 控 制 阻断 器 的开 启 和 关 闭 时 间 ，
２
形 成不 同频 率 的脉 冲射 流 ； 冲射 流 的脉 冲 周 期 脉 Ｔ＝ ｔ和 ｔ分 别 表示 阻 断 器 开 启 时 间 和关 ｔ＋ｔ， ，， ， 闭 时 间 ，； Ｓ以上 ３种 面积 比的液体 射 流泵 尺 寸 ， 仅 改 变喷 嘴尺 寸 ， 它尺 寸 不改 变 。 其
射流泵的研究新进展
射流泵的研究新进展摘要液气射流泵是利用射流紊动扩散作用来传递能量及质量的流体机械和混合设备。
该泵具有无运动部件、结构简单、工作可靠、安装方便等优点，因此被广泛应用于渔业、电力、化工、环保、消防、石油以及航空航天等领域，但其传能效率低一直是国内外学者所关注的问题。
概述了国内外液气射流泵的主要研究成果，总结了其主要研究方法。
特别介绍了液气射流泵在深海石油开采和海水淡化中的应用，并提出利用脉冲射流提高液气射流泵效率的新研究方向。
关键词：液气射流泵液气两相流动数值模拟脉冲射流海水淡化射流泵是一种流体机械，它是以一种利用工作流体的射流来输送流体的设备。
根据工作流体介质和被输流体介质的性质是液体还是气体，而分别称为喷射器、引射器、射流泵等不同名称，但其工作原理和结构形式基本相同。
我们接下来看到的是液气射流泵，一种新型的射流泵，我们将从下面更深入的了解该泵的发展过程。
液气射流泵是利用射流紊动扩散作用来传递能量及质量的流体机械和混合设备。
液气射流泵通过液体射流对气体进行抽吸和压缩，泵内运动属于液气两相流动，且液体和气体之间容重相差很大，运动情况复杂。
液气射流泵具有无运动部件、结构简单、工作可靠、安装方便等优点。
因此，广泛应用于渔业、电力、化工、环境保护、消防、石油以及航空航天等领域，但其传能效率低一直是国内外学者所关注的问题。
国内外的学者运用试验、理论和数值计算的方法对其进行了大量的研究工作，试图揭示液气射流泵内部两相流体流动的机理，从根本上解决传能效率低的问题。
回顾整理这些研究成果，总结其研究方法，可进一步为开展液气射流泵的研究提供依据和参考。
国内外研究状况液气射流泵的发展是一个理论研究和试验研究相互依赖，相互促进的探索过程。
由于液气射流泵内部流动是人们尚未掌握规律的液气两相湍流，不可能进行全面透彻的理论分析。
因此，在液气射流泵的研究过程中，试验研究是主要手段。
20世纪70年代以来，计算流体力学和计算机技术的进步带动了液气射流泵内部流场数值模拟的发展，并逐步发展成为理论与试验并列的新研究方法。
脉冲射流泵研究进展
ｌ 国外研 究成果
脉冲射 流是在每 个 固定 周期 （ 为脉 冲周期 ） 称 中， 射流流场 中任 意点的Ｔ作参数 （ 土力和流速 如Ｊ 能及传质效率 ， 优化其结构 ， 一直是 国内外学者所关
收 稿 日期 ：０５一ｌ — ３ ２０ １ ２
基金项 目： 国家 自 科学 基金 资助项 Ｕ（ ０７ ０ ３ ； 南省科技攻关资助项 目（５ ４ ６０ ９ 然 ５ ３９ １ ） 河 ０ ２ ２ ０４ ） 作者简介 ： 下玲花 （ ９５一） 女 ， １６ ， 河南唐 河人 ， 水利水电学院动力ｊ 程系剐教授 ， 大学在凄障土研究生 ， 华北 二 河海 从事水 机械 面的研究 Ｊ ‘
及成本低廉等一 系列独特的优点 ， 工作时通过流体 结 构 的射流 泵 凶结 构 复杂 、 工 工 艺 要求 较 高 、 造 加 制 和对象流体的直接接触实现能量传递 ， 各种有压能 及安装比较 复杂 ， 而发展的速度 比较缓慢 ； 另一种途 源（ 废水 、 废气） 可作 为它的工作动力， 都 直接加 以利 径 是 在 相 同的 射 流 泵 装 置 上 ， 用 非恒 定 射 流来 提 采 用， 不需增加很 多辅助设备 ， 合效益高。 目前 ， 综 在 高射流泵的传能及传质效率 ， 如脉冲射流 、 振荡射流 国外 “ 喷射技 术 ” 已被 应用 于水 利 、 电力 、 通 、 交 冶金 、 等 。法 国学 者 Ｓ Ｃ Ｃｏ ． ． ｒｗ等 于 １７ ９ １年 苗先 在 射 流泵 石油 、 化工 、 环境保护 、 海洋开发 、 核能利用和航空航 装置上进行 了脉冲射 流的试 验研究 ， 结果 表明脉 冲 天等领域。在 一些无法 近距离操作和维修或检修工 射流的卷吸率 比恒定射流提 高 ｒ３ ％。此后 ， 国 ２ 各 序十分复杂的特殊场合 ， 尤其是在高温 、 高压 、 易燃 、 学 者 对 脉 冲射 流 泵 进 行 ｒ大 量 的试 验 研 究 ， 验 结 试
液体力学的泵流动特性研究
液体力学的泵流动特性研究液体力学是研究液体在力学作用下的行为和性质的科学领域。
其中，泵是液体力学中重要的研究对象之一，其流动特性的研究对于提高泵的效率和性能具有重要意义。
本文将探讨液体力学中泵的流动特性研究的相关内容。
泵是一种将液体从低压区域输送到高压区域的装置。
泵的流动特性研究主要包括流量、扬程、效率、压力脉动等参数的测量和分析。
首先，对于流量的研究，一种常用的方法是通过容积法进行测量。
容积法是基于在一定时间内通过泵的液体体积来确定流量大小，通过此方法可以准确地得到泵的流量特性曲线。
其次，扬程是指泵抬升液体的能力，也是衡量泵性能的重要参数之一。
扬程的研究通常使用压力法来进行测量，即通过测量在泵的进口和出口处的压力差来确定泵的扬程。
此外，效率是衡量泵能量利用程度的指标，是流动特性研究中的关键参数之一。
通过测量泵的功率输入和输出，可以确定泵的效率。
高效率的泵对于节约能源和降低运行成本具有重要意义。
此外，压力脉动是泵流动特性研究中的一个重要方面。
压力脉动是由于泵叶片旋转导致的液体压力的周期性波动，会对泵的性能和稳定性产生影响。
因此，研究压力脉动的规律对于提高泵的稳定性和可靠性具有重要意义。
通过合适的实验装置和测量方法，可以对压力脉动进行测量和分析，从而得到泵的压力脉动特性曲线。
除了以上几个方面，还有许多其他的因素会对泵的流动特性产生影响。
比如，泵的设计参数、流体的粘度、温度、泵的进口和出口几何形状等。
这些因素的变化会导致泵的流动特性发生变化，因此在泵的流动特性研究中也需要对这些因素进行综合考虑。
在泵的流动特性研究中，实验和数值模拟是两种常用的方法。
实验可以通过搭建合适的实验装置和测量仪器来进行，可以准确地获取泵的流动特性数据。
数值模拟则是通过建立数学模型和计算方法，对泵的流动特性进行模拟和预测。
两者相结合可以得到更全面和准确的泵的流动特性研究结果。
总结而言，液体力学中泵的流动特性研究是一个综合性的研究领域，涉及到流量、扬程、效率、压力脉动等多个参数的测量和分析。
射流泵的研究与进展
射流泵的研究与应用发展1、射流泵在制冷技术中的应用随着我国经济的快速发展，对能源的需求量日益剧增，目前我国能源消费总量已经位居世界第一，因此节约能源已经成为制冷暖通空调行业研究的重要课题之一。
纵观国内外的研究成果，可以看出，制冷节能的研究主要集中在制冷循环系统的设计、压缩机技术的改进、冷凝器和蒸发器换热性能的提高、新型制冷剂的研究，而对节流环节的研究相对较少。
为了减少节流损失，国内外学者进行了很多改进方案的研究，喷射制冷循环就是最具研究价值和应用前景的方案之一。
因为射流泵( 又名喷射器、引射器) 具有结构简单、无运动部件、成本低廉、运行可靠、安装维护方便等优点，适用于包括两相流在内的任何流型，而且将其应用于制冷循环，既能提高系统性能，又不会增加系统复杂程度。
自十九世纪六十年代德国学者G． Zeumen 根据动量守恒定理，提出了射流泵设计的基本理论以来，许多研究者都对此展开了相关研究2 射流泵的研究现状射流泵是依靠一定压力的工作流体通过喷嘴高速喷出带走被输送流体的泵。
工作流体Qo从喷嘴高速喷出时，在喉管入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送的流体QS即被吸入。
两股流体在喉管中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管将大部分动能转换为压力能。
1852年，英国的D.汤普森首先使用射流泵作为实验仪器来抽除水和空气。
20世纪30年代起，射流泵开始迅速发展。
按照工作流体的种类射流泵可以分为液体射流泵和气体射流泵，其中以水射流泵和蒸汽射流泵最为常用。
射流泵主要用于输送液体、气体和固体物。
它还能与离心泵组成供水用的深井射流泵装置，由设置在地面上的离心泵供给沉在井下的射流泵以工作流体来抽吸井水。
射流泥浆泵用于河道疏浚、水下开挖和井下排泥。
射流泵没有运动的工作元件，结构简单，工作可靠，无泄漏，也不需要专门人员看管，因此很适合在水下和危险的特殊场合使用。
此外，它还能利用带压的废水、废汽（气）作为工作流体，从而节约能源。
脉冲等离子射流与液体工质相互作用特性实验研究及数值模拟
２０ １２年 ５月
兵
工
学
报
Ｖ０． ３ １ ３ Ｎｏ． ５
Ｍａ ｖ ２ ２ ０１
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
脉 冲等 离子 射 流 与液 体 工 质 相 互 作 用特 性 实验研 究及数值模拟
张琦 ， 永 刚 ，刘 东尧 ，陆欣 余
（ 京 理工 大 学 能 源 与 动 力工 程 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０９ ） 南 １ ０４
摘 要 ：为 了解等 离子 射流 与液体介 质 间的相 互作 用特 性 ， 用 高速 录像 系统 记 录 了等 离 子射 采
射流在 液体 介质 中轴 向、 向扩展 位 移及扩 展速 径
度 随时 间的变 化特性 。在 实验基 础上 ， 立 了等 离子 射流 在 液体 介 质 中扩 展 时 的二 维 轴对 称 非稳 建 态数 学模 型 ， 并进 行 了数值模 拟 ， 获得 了等 离子体 和 液体 两相 体 积分 数 时空分 布 特 性 ， 由两相体 积 分数 时 空分布 图计算 得到 的 Ｔ ｙｏ 空腔 轴 向扩展位 移 与实测值 吻合 较好 。 同时获得 了射 流场 中的 ａｌ ｒ 压 力、 速度 和 温度分布 ， 分析 了 Ｔ ｙ ｒ 并 ａｌ 空腔 的 间断机理 。 ｏ 关键 词 ：工程 热物理 ；等 离子射 流 ；液体介 质 ； ａｌｒ Ｔ ｙ 空腔 ；电热 化学 发射 ｏ
ｍ ｅ ｈ ｎｓ ｏ ｙ ｏ ａ ｉｙ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ． ｃ ａ ｉｍ ｆＴａ ｌｒ ｃ ｖｔ ｓａ ａｙ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｏｄ ｒｔ ｎ ｅｓ ｎ ｈ ｌｓ ｅ—ｑ ｉ ｄａ ｉｔｒｃｉｎ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｉｈ ｓｅ ｄ ｓｒｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｕ ｄ ｒｔ ｄ ｔｅ ｐａｍａｊｔｌ ｕｄ ｍｅ ｉ ｎｅａ ｔ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ，ａ ｈｇ ｐ ｅ ａ ｉ ｏ ｓｃ ｄｇｔｌｃ ｍｅａｓｓｅ ｗ ｓｕ ｅ ｏｒｃ ｒ ｈ ｒｐ ｇ ｔ ｎｐ ｏ ｅｓｏ ｌｓ ｔ ｎｌ ｕｄｍｅ ｉ ｎｃ ｌ ｄｉ ｉｉ ａ ｒ ｙｔｍ ａ ｓｄ ｔ ｅ ｏｄｔｅｐｏ ａ ａｉ ｒｃ ｓ ｆ ａｍａｊ ｉ ｉ ｄａｉ ｙｉ ｒ ａ ｏ ｐ ｅｉ ｑ ｎ —
脉冲液体射流泵性能参数的数值研究
而 。
管 出 口 断 面 上 的 流 速 分 布 不 均 匀 动 量 修 正 系 数 ， 有
１ 脉冲液体 射流泵的计 算模型
脉 冲 液 体 射 流 泵 的 基 本 工 作 原 理 如 图 １所 示 ，
其 基 本 性 能 时 均 值 方 程 式 为ｌ２ １】 ＿
６ ：Ｉ ：ｆ
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值 惯 性 力 与 惯 性 水 头 ，有 ：
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水 头 的 变 化规 律及 其 对 性 能 的影 响 ，结果 表 明 脉 冲射 流 可 以使 流体 在 喉管 出 口处 得 到更 充 分 的混 合 ，并 且 改 善 射 流 泵 的 最优 工 作 参 数 和 范 围 。
关 键 词 ：脉 冲液 体 射 流 泵 ；时均 性 能 ；最 优 工 作 参 数 ；动 量 修 正 系 数
ｈａ ｆｐｌ ｄｌ ｕｄｊｔ ｕ ｐ ａｅｑ ａｔａ ｖｌ ｓ ｄｅ ａｅ ｎｔｅｔ ｅ ａｅａｅｂ ｓ ｅ ｏｍ ｎ ｅｅ ｕｔ ｎ ａｄｔｅ ｅｄｏ ｕｓ ｉ ｉ ｍ ｒ ｕｎｉ ｔ ｅ ｔ ｉ ｂｓｄ ｏ ｉ －ｖｒｇ ａｉ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｑａｉ ， ｎ ｈ ｅ ｑ ｅｐ ｔｉ ｙ ｕ ｄ ｈ ｍ ｃ ｆ ｏ ｉｐ ｃ ｎｐｒ ｒ ａｃ ｒ ｌ ｎｌ ｅ ． ｈ ａ ｕａ ｏ ｈ ｗ ｈｔｔｅｐｌ ｄｊｔ ａ ａ ｅｔ ｕｄ ｔ ｂ ｒ ｆｌ ｍ ａｔ ｏ ｅ ｏｍ ｎｅａｅａ ｏａａ ｚｄ Ｔ ｅｃｌ ｌｔ ｎｓｏ ｓｔ ｕｓ ｅ ｃｎ ｍ ｋ ｈ ｆ ｉ ｏ ｅｍｏｅ ｕｌ ｓ ｆ ｓ ｙ ｃ ｉ ａ ｈ ｅ ｅｌ ｙ
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脉 冲 液 体 射 流 泵 时 均 值 基 本 性 能 的 研 究
高 传 昌
（ 北 水 利 水 电学 院水 利 系 ， 南 郑 州 ４ ０ ４ ） 华 河 ５ ０ ５
摘 要 ： 本文运 用 流体 力学 、 湍流射 流 理论 和时 均值 计算 法 ， 出 了脉 冲液 体 射 流 泵 时均 值 导 基 本 方程 及其 动量 修正 系数 方 程组 。通过 与恒 定液 体 射流 泵基 本 方 程进 行 对 比 ， 明了二 者 之 间 阐 的关 系 ， 并经 国 内外试 验 资料进 行 了验 证 。 关 键 词 ： 脉 冲液体 ； 流泵 ； 射 时均 值基 本方 程 中 图 分 类 号 ： ０３ ８ ５ 文 献标 识码 ： Ａ
流 试 验 的 基 础 上 ， 指 出脉 冲 射 流 流 场 结 构 不 同于 恒 定 的 射 流 流 场 结 构 ， 给 出 了脉 冲 射 流 流 也 并 场 的时 均 流速 分 布公 式 ， 没有 研 究 脉 冲 频 率 和 泵 的 主 要 几 何 尺 寸 对 脉 冲 射 流 基 本 性 能 的 影 但 响 。本 文 根 据 流 体 动力 学 、 流 射 流 理论 和 时 均 值 计 算 法 ， 出 了脉 冲液 体 射 流 泵 时 均 值 基 本 湍 导
厂— — 面Leabharlann 积 收 稿 日期 ： ２ ０ — ６１ ０ ００ — １
作 者简 介 ： 高传 昌 （９７ ）男 ， 教授 ， 士 。 １５ ￣ ， 副 博
维普资讯
高传 昌 ： 冲液 体射 流泵 时均 值基 本性 能 的研 究 脉 ２ １ ７
１７ ９ １年 ， 国学 者 Ｃｒｗ ．Ｃ 法 ｏ Ｓ ．Ｃｈ ｍｐ ｇ ｅＦ ａ ａ ｎ ．Ｈ． １ 射 流 装 置 上 进 行 了脉 冲 射 流 的 试 １在 ］ 验研究 ， 究结 果表 明， 研 在距 离 喷 嘴 出 口 ４倍 于喷 嘴 直 径 点 处 ， 得 脉 冲 射 流 的 卷 吸 率 比恒 定 测 射 流 提 高 了 ３ ， 一 结 果 立 刻 受 到 了各 国学 者 的 高 度 重 视 。在 二 十 几 年 内 ， 国 学 者 对 脉 ２ 这 各 冲射 流 进 行 了 大 量 的试 验 研 究 ， 究 结 果 均 表 明 ， 相 同射 流 泵 或 喷 射 器 装 置 上 ， 用 脉 冲 射 研 在 采 流 比恒 定 射 流 的 卷 吸 率 提 高 了 ２ ￣ ３ ， 至 更 高 ｌ 。而 且 脉 冲射 流 在 核 工 业 工 程 ｌ 、 ０ ０ 甚 ２ ５ 航 ］ 空 航 天 工 程 、 工 与 热 力 工 程 、 境 保 护 工 程 及 水 利 水 电工 程 ｌ 实 际 工 程 中 得 到 化 环 １ 等 ¨ 了应 用 ， 得 了较 大 的社 会 效 益 和经 济效 益 。 取 脉 冲液 体 射 流泵 时 均 值 基 本 方 程 ｈ— ｆ ｑ １， ， ， 以 无 因 次 参 数 ， 力 比 ｈ 流 量 比 （ ，ｌ ） 是 １ ＂ 压 ， ｑ面积 比 １ ， ＂ 密度 比 ｌ 以及 脉 冲频 率 来 表 示 射 流 泵 内 的 能 量 变 化 ， 映 了 泵 内能 量 变 化 与 １ ｌ和 ０ 反 脉 冲频 率 和各 主要 部 件 （ 嘴 、 管 、 散 管 和 喉 管 进 口段 ）对 基 本 性 能 的 影 响 ， 是 设 计 、 喷 喉 扩 它 制 造 和运 用 脉 冲 液 体 射 流 泵 的 理 论 依 据 。脉 冲液 体 射 流 泵 内的 液 体 流 动情 况 属 于 有 限空 间伴 随
符 号 说 明
＾ — 压 力 比 —
Ｒ— — 半 径
一
ｑ — 流 量 比 —
— —
喉 管 入 口 函数
—
面 积 比
” — 与 面 积 比有 关 参 数 —
Ｃ — 吸 入 面 积 比 — ｆ 一一 密度
— —
ａ — 平 均 流 动 喉 管 入 口 函数 — 惯 性 水 头 喉 管 入 口函数
方 程 及 其 动 量 修 正 系数 方 程 组 。
２ 脉 冲 液 体 射 流 泵 时 均 值 基 本 方 程
２ １ 脉 冲 液 体 运 动 参 数 的 时 均 值 表 达 式 ．
脉 冲射 流 。文 献 ［ ，］ 究 表 明 ， 冲射 流 泵 内 的 流 动 结 构 不 同 于 恒 定 射 流 的 流 体 结 构 ， 出 ２ ３研 脉 指 泵 的性 能 与 泵 的 主 要 几 何 尺 寸 和脉 冲频 率 有关 ， 没 有 进 行 理 论 分 析 。文 献 ［ ２ ａ ］ 脉 冲射 但 ａ ，３ 在
ｃ 一 混 合 流 体 ０ １ １ 、 、 ３ Ｃ ｓ 、 、 ２ ３ 、 、 、一
分别表示喷嘴入 口、
Ｇ — — 重 量 流 量 对 时 间求 导 ｄ— — 直 径
— —
长 度
喷嘴 、 喷嘴 出 口 、 管 入 口 、 管 、 管 出 口、 喉 喉 喉 扩 散 管 出 口和 吸 入 管 断 面
—
Ｍ — 无 因次 惯 性 力 — Ｍ — 无 因 次 惯 性 水 头 ， —
— —
密 度 比
流 速 系 数
ｃ 一
— —
脉 冲 圆频 率
喉 嘴距 扩 散 半 角
重 量 流 量
走 一 喉 管入 口动 量 修 正 系 数
Ｇ一
喉 管 出 口动 量 修 正 系 数 脚 标 ：— — 工 作 流体 ，— — 被 吸流 体 ， ｏ ｓ
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Ａ辑 第 ｌ ７卷第 ３期
２０ ０ ２年 ６月
水 动 力 学 研 究 与 进 展
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文 章 编 号 ：Ｏ Ｏ４ ７ （０ ２ ０ —２ ０ ｌ ｌ Ｏ 一 ８ ４ ２ ０ ） ３０ ７ 一 ｌ