液气射流泵性能研究与数值模拟
并联式液气射流泵内部流场数值模拟
摘
要
ｂ ｅ ｓ ｔ．
引入 湍流模 型 以封 闭求 解 。
本 文主 要 应 用Ｖ Ｏ Ｆ 方 法 ，结合 ｋ～ ￡湍 流 模 型 ，对 两种不 同结 构 的液 气射 流泵 在相 同工 况下 进行 了内部流 场 的数 值模拟 ，模ｉ ｄ －ｇ ａ ｓ ｊ ｅ ｔ ｐ ｕ ｍ ｐ ；ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
并联式液气射流泵内部流场数值模拟
李 同卓 蒋楠 廖翔
河 南理工 大学机械 与动力工程 学院 ，河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ Ｔ ｈ ｅ Ｆ ｌ ｏ ｗ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｔ ｙ ｐ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ －ｇ ａ ｓ ｊ ｅ ｔ ｐ ｕ ｍｐ
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ； ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ －
ｇ ａ ｓ ｊ ｅ ｔ ｐ ｕ ｍ ｐ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｒ ｏ ａ ｔ ｍ ｏ ｕ ｔ ｈ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ
全发 展 。 ２ ． ２边 界条 件 ２ ． ２ ． １进 口边界
表 明 ，并联 式液 气射 流泵 的效 果要 此普 通结 构 的液 气射 流泵 效果要 好 ；对 不 同喉 嘴距和 隔板 长度 的 并联 式液 气射 流泵 的模拟 结果 表
明 ：１ Ｏ ｍ ｍ喉 嘴距 的 效果 较好 ，１ １ Ｏ ｍ ｍ隔板 长 度 的效 果较好
关 键 词
液 气射 流泵 ；数 值模拟 ；喉嘴 距 ； 隔板 长度
加药用射流泵的数值模拟及性能预测
加药用射流泵的数值模拟及性能预测摘要：文章对在污水厂加药系统中射流泵的应用进行性能研究，采用FLUENT6.2软件对实况下射流泵三维流场进行数值模拟，并对计算结果进行性能预测。
对于了解射流泵内部流动状况，提高在实际应用中射流泵的效率，为射流泵的进一步研究提供可靠依据。
关键词：射流泵；FLUENT；数值模拟射流泵是利用射流湍流扩散作用进行传质传能的流体机械和混合反应设备。
它由于本身没有运动部件，并且具有结构简单、密封性好、可靠性高、便于维护和加工容易等优点，使其在放射、易燃、易爆等特殊场合中具有不可替代的优势，如今已在各项工程中得到了广泛的应用。
而能够在各种环境下高效率的运行成为了射流泵发展应用所面临的主要问题。
随着计算机的发展和各种专业计算软件的开发，对射流泵进行全三维数值模拟已经可以实现。
本文借助FLUENT6.2软件对液体射流泵的整个流场进行了三维数值模拟。
为了壁面的粘性效应明显，壁面采用相应的变化梯度划分网格。
本文对射流泵在污水加药系统中的新型应用进行内部流场的模拟，得出了一些有价值的性能信息。
1.3 计算模型本文根据选择动力泵的规格以及文献[1]中给出的射流泵设计最优公式，文献[2]中给出的选取最佳喉管距的方法，以及文献[3]中给出的选取最佳喉管长度的方法，初步确定所采用的射流泵的部分参数，建立实验模型来进行分析，其结构如图1所示，具体尺寸如表2所示。
按照射流泵结构尺寸，用UG NX6.0软件对其内部流场进行三维实体造型。
1.4 网格划分用UG NX6.0软件将射流泵内部流场的三维模型导出IGS文件，将文件导入FLUENT的前处理模块GAMBIT中，进行模型的网格划分以及的边界面的定义。
为了结果的计算精确性，本文采用Tet/Hybrid方式进行网格划分，网格总计1 241 584个。
1.5 边界条件工作液体进口设为压力进口，根据动力泵的规格设为0.3 MPa，吸入液体进口与混合液出口都定为压力边界条件。
蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟
蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟随着科学技术的不断发展，人们对于流场研究的需求越来越高。
而数值模拟则成为现代科学研究中不可或缺的一部分。
本文将围绕“蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟”这一主题展开讲解，带领小伙伴们一步一步深入了解相关知识。
第一步，了解射流泵模型的内部流场特性。
射流泵是利用高速流体的动能来传递压缩气体或输送液体的机械设备，其内部流场特性主要包括压力分布、速度分布、流线分布等。
这些特性对于射流泵的性能有着决定性的影响。
第二步，介绍蒙特卡罗法。
蒙特卡罗法是一种基于概率统计的数值模拟方法，其主要思想是利用多次重复采样的方法，通过统计得到随机事件的概率分布。
在流场模拟中，可以应用蒙特卡罗法模拟粒子在流场中的运动状态，进而得到流场的特性数据。
第三步，探索蒙特卡罗法在射流泵模型内部流场数值模拟中的应用。
通过对射流泵模型的内部流场进行数值模拟，我们可以得到流场中各个位置的速度、压力、流线等特性数据。
基于这些数据，可以对射流泵的性能进行准确的预报，也可以更加深入地了解流场特性。
第四步，总结蒙特卡罗法在射流泵模型内部流场数值模拟中的优势。
相较于传统的数值模拟方法，蒙特卡罗法具有计算量小、可靠性高、适用范围广等优点。
在射流泵模型内部流场数值模拟中应用蒙特卡罗法，可以更加准确地描述流场的特性，提高研究的精度和可信度。
综上所述，蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟具有重要意义和应用价值。
通过深入理解射流泵模型内部流场特性，熟练掌握蒙特卡罗法的基本原理和计算流程，我们可以更加准确地预报射流泵的性能、优化流场设计、提高产品的质量和效率。
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。
射流泵空化流动的数值模拟
段的 非定常 气液 两相 空化 流动过程进行 了数值模 拟 ， 包括 射流 泵 内空化初 生、 空化发展及 剧烈 空 化等 不同过程 的空化流动 ． 捕捉 到 了气泡从射 流边界层 内初 生， 随着主流 一起 向下 游流动 、 分裂 、
聚合 、 胀及 消失的过程 ， 膨 模拟 结果 与试 验观测 一致． 计算 所得 到的初 生空化 数也 与试 验值 基本
Ｂ ｉｎ ０ ０， ｈｎ ； ． ｛ ｈ ｎＳ ｃ ｎ ｈｐ Ｄ ｓ ｎ＆ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ Ｗｕ ａ ， ｂ ｉ ３ ０ ４ ｈｎ ） ｅ ｉｇ１ ０ Ｃ ｉ ３ Ｖ ｕ ａ ｅｏ ｄＳ ｉ ｅ ｉ ｊ １ ９ ａ ｇ ｅｅ ｒｈＩｓ ｔｔ ， ｈ ｎ Ｈｕ ｅ ４ ０ ６ ．Ｃ ｉａ ｉ
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பைடு நூலகம்
中 图分类 号 ： Ｖ ３ ．２ Ｔ ３ 文献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１７ ８ ３ （０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｔ １ １３ ； Ｈ ８ ６ ４— ５ ０ ２ １ ） １— ０ ７— ５
Ｎ ｍｅｉａ ｓ ｌｔ ｎｏ ａ ｉ ｔ ｇｆ ｗ ｗ ｔｉ ｅ ｕ ｕ ｒｃｌ ｉ ａｉ ｎｃ ｖｔ ｉ ｏ ｉ ｎｊｔｐ ｍｐ ｍｕ ｏ ａｎ ｌ ｈ
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小型气液射流泵最佳几何参数的数值模拟
小型气液射流泵最佳几何参数的数值模拟
朱荣生;王韬;李继忠;王秀礼
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2011()7
【摘要】对气液射流泵的工作流体为气体,引射流体为液体的特点,参考一般射流泵的研究方法,对气液射流泵在不同喉嘴距和面积比下的性能进行了数值模拟分析。
固定工作气体压力和扬程,以气液射流泵引射流体流量的能力为参考依据,判断出气液射流泵的最佳喉嘴距和最佳面积比。
结果表明,喉嘴距和面积比参数对泵引射流体的能力有很大影响,当喉嘴距为1倍喷嘴直径、面积比m为4时,气液射流泵的引射流量最大为0.6 L/Min。
并且将数值分析结果和试验结果进行了对比,吻合较好,说明数值计算是可靠的。
【总页数】4页(P125-127)
【关键词】气液射流泵;数值模拟;喉嘴距;面积比;喉管
【作者】朱荣生;王韬;李继忠;王秀礼
【作者单位】江苏大学流体机械工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TH38
【相关文献】
1.脉冲液气射流泵内部流场的数值模拟 [J], 陈磊;刘树林
2.有限空间液—液气射流及射流泵数值模拟 [J], 廖定佳;陆宏圻
3.吸入室直径对液气射流泵流场特性影响的数值模拟 [J], 王佼;王迎樑;张峰
4.吸入管位置对液气射流泵流场特性影响的数值模拟 [J], 王迎樑;高贵军;刘春洋;刘邱祖;寇彦飞
5.小型气液射流泵内部流场数值模拟及优化选择 [J], 朱荣生;燕浩;李继忠;苏保稳;胡自强
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气液(浆)反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟
气液(浆)反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟实验研究和数值模拟在气液(浆)反应器流体力学行为方面扮演着非常重要的角色。
本文将从实验和数值模拟两个方面，对气液(浆)反应器的流体力学行为展开研究，深入探讨其特性和规律。
1. 实验研究实验研究是研究气液(浆)反应器流体力学行为最直接的手段之一。
通过实验可以获得系统的真实数据，从而揭示流体在气液(浆)反应器中的行为规律。
可以设计实验装置，在实验室中重现气液(浆)反应器的真实工况，测量流体的物理参数，如速度、压力、浓度等，以及对流、湍流等流体动力学特性。
可以通过图像处理技术和光学测量方法，获得流体内部的流动结构和特征，比如气泡特征、液体晃动等。
还可以通过对流场的分析，评估流动的混合性、传质性和传热性等特性。
对实验数据进行统计、处理和分析，从而得到流体力学的定量描述和分析。
2. 数值模拟数值模拟是一种有效的手段，可以通过计算机模拟气液(浆)反应器中流体的运动和行为。
数值模拟可以利用CFD（计算流体力学）方法，对流场进行解析。
需要建立气液(浆)反应器的流体模型，包括几何、边界条件和流体特性等。
然后，通过数值计算，可以获得流场中各种参数的分布，如速度、压力、浓度等。
还可以通过数值模拟研究不同操作条件下流体的特性变化，比如气液比、搅拌速率等。
可以通过数值模拟，优化气液(浆)反应器的设计和操作参数，提高反应器的效率和性能。
实验研究和数值模拟是研究气液(浆)反应器流体力学行为的重要手段，两者相辅相成。
实验研究可以得到真实的流体数据，揭示其行为规律；数值模拟可以对流体进行定量描述和分析，为气液(浆)反应器的设计和优化提供理论依据。
希望本文所述内容可以为相关领域的研究工作提供一定的参考和帮助。
下喷式液气喷射器内流体力学的数值模拟
喷射器基本几何 尺寸 为喷嘴 直径 Ｄ ９ ｍ， ＝ ｍ
响 ；Ｋｍ ｉ 研究了水平放置的喷射器中工作流体 的 体积流率、喷射高度、喷嘴直径对含气量 的影 响； Ｗｉｅ 首次 提 出了混合 波 的概 念 。 ｔ ｔ 随 着 计 算 流 体 力 学 （ ｏ ｐ ｔｉ ａ Ｆｕｄ Ｄ — Ｃ ｍ ｕａｏ ｌ ｌｉ ｙ ｔｎ ｎｍｃ Ｃ Ｄ 的发展 ，部分 学者开始用 Ｃ Ｄ对 射 ａ ｉ Ｆ ） ｓ Ｆ 流器内部流场进行数值模拟 和计算 】 卜” ，研究 液 气喷射泵的内部 流动情况 ，并取得 了很好的效果 ： Ｋ ｎａｕ ¨ 首次对气液喷射器 的动力 特征进行了 ａｄｋｒ ｅ
比，模拟结果 比较合理 ；Ｔｎ ｔ ｏａｄＺ ｅｈ ｎ ｏｙＵｏ ｎ ｈｎｕ ｍ Ｊ 研究了气液喷射器几何参数对进 出 口压力和 ｉ ｎ 质 量传 递 的影 响 ；姚 云¨ 等人 对 上 喷 式 喷 射 器 的 动力特点进行了模拟 ， 并分析了与 Ｋ ｎａｕ 实验 ａｄｋｒ ｅ
结果不 同的原 因 。 本 文 的主要 工作 是用 Ｓ Ａ ．Ｃ ＋ 拟 一定 结 Ｔ ＲＣ Ｍ 模
见 ，本 文 采 用 ２ Ｄ模 拟 。取 流 体 流 动 方 向 为 ｘ方
向，引射流体入 １段流速与喷嘴工作流体流速相 比 ： １ 较小 ， 故将引射流体的侧 向人 Ｅ简化为轴 向环形人 ｌ Ｅ 采用等面积原则 ） ｌ（ ，从而将喷射器的三维结构 转化 为二 维 轴 对 称模 型＿ 】 ，采 用 结 构 网格进 行 划 分 ，网格数大约为４６０ ７５ ，网格划分图形见图 ２ 。
面积 比的增加 ，混合管 入口的压力先增高后减低 ，空气抽 吸量存在一个最大值 ，此 时对应面 积比约为 ４ 。在模拟 的喉径 比范围 内，混合 管人 口处 的压力较低 ，但存在一个最 大的压力降 ，对应喉管长度为 ０ ，空气抽吸量随 喉径 比而 变 ，也存在一个最 大值 。喷射器结构参数一定 ，空气抽 吸量和混合管压力降随喷嘴速度 的增 高而增加 。
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液气射流泵性能研究与数值模拟
射流泵是一种利用高速射流作为动力来传递动能和质量的流体机械和混合反应设备,其本身没有运动部件,具有结构简单、安装方便、工作可靠、寿命长等优点,在许多工艺流程中应用具有优越性和不可替代性,在国民经济的发展中起着重要的作用。
但射流泵的缺点是由于工作流体(射流)和被吸流体(引射流体)混合能量损失很大,导致泵的效率较低,这在一定程度限制了射流泵的应用范围。
本文利用有限元软件FLUENT17.0对液气射流泵内部流场进行模拟,研究喉嘴距、面积比、喷嘴结构和喷嘴安装形式等结构形式和不同工况对射流泵流场分布规律的影响,寻求射流泵效率较高时的结构参数和合理工况。
主要开展以下工作:以单一变量法为基础,构建不同喉嘴距和面积比下液气射流泵流体域模型,导入到ICEM-CFD中进行网格划分并设定射流泵的各种边界,选择Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型来进行数值模拟。
利用CFD-Post提取泵内压力和速度分布云图,提取进出口压力和质量流量数据。
对不同结构尺寸(面积比、喉嘴距)液气射流泵的流场性能进行比较分析,以效率较优为目标,得到较优喉嘴距和面积比。
在较优喉嘴距和面积比下,将余弦、圆锥和圆柱喷嘴的性能进行对比,得出圆柱喷嘴射流泵的壁面压力变化和轴线上的压力变化较余弦、圆锥喷嘴射流泵更大,由于工作流体经过其收缩断面,能量损失较大,效率相对余弦、圆锥喷嘴低。
余弦和圆锥喷嘴射流泵流场特性相近,考虑到余弦喷嘴不易加工,射流泵采用圆锥喷嘴更合理。
在较优喉嘴距和面积比下,考察多喷嘴液气射流泵内部流场特性,设计了圆形三喷嘴、三角形三喷嘴、环向四喷嘴、中心四喷嘴和六喷嘴这五种多喷嘴射流
泵,并使多喷嘴的喷嘴出口总面积等于单喷嘴且在同样边界条件下模拟。
本次设计的多喷嘴效率整体低于单喷嘴,说明多喷嘴不总是可以提高泵的效率,喷嘴自身的结构和布置形式会影响泵的效率。
对比研究了平行六喷嘴和2种倾斜角度不同的聚焦六喷嘴射流泵的效率,得出聚焦多喷嘴可以提高泵的效率,喷嘴倾斜角越大,越有利于射流进行交汇,形成的高速流核区向前推进的距离越大,越有利于水射流与气体混合,提高泵的效率。
研究不同工况下射流泵的性能,依次改变工作流体压力和混合流体出口压力,寻求合理的工况。
得出过高或过低工作流体压力会降低泵的效率;适当减小混合流体出口压力能提高射流泵的效率,但出口压力过大会降低泵的效率。
所以需要严格控制泵的进口压力和出口压力,才正常保证泵正常乃至高效运行。
总之,本文通过对液气射流泵内部流场进行数值模拟,对比研究喉嘴距、面积比、喷嘴形状、喷嘴个数喷嘴、布置形式和不同工况(不同工作流体压力和混合流体出口压力)流场分布规律,可为射流泵选择较优的结构参数和合理的运行工况,研究结论可为射流泵的设计提供一定理论依据。