液液噴射器引射結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、噴射器是利用射流紊亂擴(kuò)散作用來(lái)進(jìn)行能量傳遞和質(zhì)量傳遞的流體機(jī)械與混合設(shè)備，具有節(jié)能效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、操作維修方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)。然而，由于噴射器內(nèi)湍流混合過(guò)程的復(fù)雜性，存在著激波、粘性干擾、剪切層的相互作用，傳統(tǒng)的基于實(shí)驗(yàn)和流程尺度模擬計(jì)算的方法難以取得內(nèi)部流動(dòng)的詳細(xì)信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)成為噴射器內(nèi)部流場(chǎng)研究的有效手段之一。
　　本文針對(duì)液液噴射器的改進(jìn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，開(kāi)展了基于C

2、FD模擬的噴射器性能及優(yōu)化的研究工作，目的是通過(guò)建立噴射器三維模型，獲得噴射器內(nèi)部詳細(xì)的流場(chǎng)信息，取得不同結(jié)構(gòu)和操作條件對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)噴射器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要工作如下:
　　(1)建立了噴射器三維數(shù)值模型，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型，考察了液液噴射器內(nèi)部流體的流動(dòng)特性與摻混效果，獲得了噴射器內(nèi)部速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、濃度場(chǎng)等分布信息。結(jié)果表明:在噴嘴出口處，流股間的速度梯度很大。中間是高速流動(dòng)的工作流體，外側(cè)是低速流動(dòng)的引

3、射流體，在兩股流體之間形成了比較厚的混合邊界層。在混合邊界層內(nèi)，工作流體和引射流體之間發(fā)生劇烈的碰撞混合與能量傳遞過(guò)程，是物料發(fā)生混合的主要區(qū)域。
　　(2)考察了引射結(jié)構(gòu)對(duì)液液噴射器工作性能的影響。研究了液液噴射混合器中引射流體進(jìn)料角度和引射口數(shù)的影響行為和優(yōu)化選擇問(wèn)題。結(jié)果表明:不恰當(dāng)?shù)囊浣嵌葘?dǎo)致引射流體在噴嘴外圍環(huán)隙的速度和流量分配不均，進(jìn)而導(dǎo)致流場(chǎng)偏移;隨著引射角度的增加，壓力降、噴射系數(shù)、混合段流體速度和湍流耗散率呈

4、現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì);不同引射角度下流體達(dá)到混合完全所需要的距離相同，但是質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差別，綜合分析，在七種引射角中，引射流體的最佳引射角度為60°。雙引射口和單吸入口噴射器在壓力分布、湍動(dòng)能分布和引射流體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布上相差不大，但是雙引射口噴射器內(nèi)部流體流動(dòng)形成相對(duì)較多的渦流，流體湍動(dòng)程度更大，更有利于混合段流體的混合。
　　(3)考察了操作壓力對(duì)噴射器工作性能的影響，通過(guò)對(duì)不同操作壓力下的噴射器進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了工作