蒸汽喷射器的CFD 数值模拟及其性能

Equipment Manufacturing Technology No.05，2018喷射器是一种无运动部件的升压装置，其组成如图1所示。

近年来一些学者对其进行了研究。

K Banasiak 等人[1]对一台CO 2两相流喷射器进行了数值模拟研究，模拟过程中CO 2采用实际气体模型，使用均相成核延时均衡模型来研究跨临界流的亚稳态现象，和实验结果对比结果表明此模型能够较好地预测喷射器内流场情况。

丁学俊等人[2]使用二维轴对称模型对蒸汽喷射器进行了数值模拟研究，分析了工作蒸汽压力、引射蒸汽压力和混合蒸汽压力变化对喷射器的引射系数以及内部流场激波的影响。

沈胜强和张琨[3]提出在喷射器喷嘴内插入喷针来调节喷射器的方案，并建立计算模型。

通过模拟计算后发现，通过对喷射器出口面积的调节可以改变喷射器的质量流量。

Bodys 等人[4]对一种全尺寸CO 2多喷射器模型进行了模拟分析。

他们分别研究了单喷射器和多喷射器运行的情况，研究结果表明，带多喷射器的CO 2制冷系统可以适应不同的制冷工况，并且更加高效、稳定。

本文提出一种新的多喷射器模型，并对其进行建模与研究，分析了在指定边界条件下，喷射器流量的变化规律。

和以前的研究相比较，本文所建模型有如下不同：（1）四个喷射器共用一个引射室；（2）四个喷射器除引射室外各个部分独立存在；（3）四个喷射器集成为一个设备。

1多喷射器建模与网格划分本文所研究喷射器采用文献[5]中公布的尺寸，并在此基础上对按照一定的比例对其进行放大与缩小建立多喷射器。

建立后的三维模型如图2所示。

各喷射器的主要尺寸如表1所示。

本文研究中采用anasys 中的mesh 软件进行网格划分，考虑到模型的复杂性，采用一键生成功能建立四面体网格。

网格数量为517191.划分后的网格基于CFD 的多喷射器数值模拟张俊杰（广西制造系统与先进制造技术重点实验室，广西大学机械工程学院，广西南宁530004）摘要：为了解决喷射器流量控制问题，建立一种多喷射器模型，以CO 2为工质，通过Fluent 软件对其进行模拟，研究了不同组合下喷射器内流量的变化。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
水蒸气喷射泵的数值研究
建立了描述水蒸气喷射泵内部跨音速流动的理论模型。

以
FLUENT12.0 为计算平台，采用计算流体力学(CFD)方法，获得沿喷射泵轴向静压分布数值模拟结果，并与实验数据进行对比，两者很好的一致性验证了理论模型的适用性。

CFD 数值模拟结果表明，数值模拟方法能够准确捕获到喷射泵内部跨音速激波流动行为，为理解喷射泵内在抽汽机制提供了帮助。

基于湿蒸气模型的数值模拟结果显示，湿蒸气模型能够捕获到喷嘴内工作蒸气的自发凝结现象，更准确地预测了水蒸气喷射泵的抽气特性，对喷射泵的结构优化和性能提高更具指导意义。

水蒸气喷射泵具有结构简单、工作稳定可靠等优点，为特定工艺提供一
定的真空环境，在化工、冶金、石油、食品、制冷等工业领域有着广泛应用。

水蒸气喷射泵内部流动过程十分复杂:工作介质(水蒸气)经拉瓦尔喷嘴，由滞止状态加速到超音速，并在混合室内造成低压(真空);在压差作用下，被抽气体进入混合室，并与高速运动的工作蒸气进行剧烈的能量和动量交换，最终两股流体经扩压器减速(至亚音速)增压，排到大气或被前级泵抽出，是一跨音速流动行为。

水蒸气喷射泵结构组成、内部流动特性示意喷射泵的抽气特性可用引射系数来描述。

喷射泵引射系数定义为被抽气体质量流量与工作蒸气质量流量之比。

引射系数与工作蒸气压力、被抽气体压力、泵出口压力(背压)，有关，可归结为压缩比(背压与被抽气体压力之比)和膨胀比(工作蒸气压力与被抽气体压力之比)的函数关系。

由于喷射泵内部流动的复杂性，经典一维数学模型要经过大量的简化，难以准确、全面描述喷射泵内的跨音速流动行为，对喷射泵引射系数的计算、喷射泵结构设计更多地依赖实验数据，只在有限范围内具有适用。

《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业和能源领域的快速发展，气水两相喷雾技术被广泛应用于燃料喷射、冷却系统、燃烧过程等多个领域。

拉瓦尔效应作为气水两相喷雾技术中的重要物理现象，对于提高喷雾效率、优化喷嘴设计以及控制燃烧过程具有重要意义。

本文基于拉瓦尔效应，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，旨在深入理解其流动特性和喷雾特性，为实际应用提供理论依据。

二、拉瓦尔效应概述拉瓦尔效应是指当流体在喷管中加速时，由于喷管扩张段的存在，流速降低而压强增加，同时温度也随之增加。

当达到一定的出口状态时，喷出的气流由于温度、速度等因素的作用形成了一定的动力学优势，产生压缩现象。

该效应对于两相流喷雾中的雾化和颗粒的分布特性具有重要影响。

三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。

首先，建立气水两相喷雾的物理模型和数学模型，包括喷嘴结构、流体性质、边界条件等。

然后，采用拉格朗日或欧拉-欧拉法进行模拟计算。

对于喷嘴内流体的运动特性、流动特性和喷射过程的相互作用，利用VOF模型和粒子追踪法等数值计算方法进行分析。

同时，根据不同工况下的实验数据对模型进行验证和修正。

四、气水两相喷雾特性分析在数值模拟过程中，我们观察到气水两相喷雾的流动特性和雾化特性受到多种因素的影响。

首先，喷嘴的形状和尺寸对喷雾的分布特性和颗粒大小有显著影响。

其次，气水混合物的速度和流量也会影响喷雾的雾化和分布。

此外，喷嘴出口处的压强和温度也会对喷雾的形态和分布产生影响。

在分析过程中，我们特别关注了拉瓦尔效应在喷雾过程中的作用，探讨了其对于提高喷雾效率和优化喷嘴设计的意义。

五、结果与讨论通过数值模拟，我们得到了不同工况下的气水两相喷雾特性和流场分布情况。

在考虑拉瓦尔效应的基础上，我们分析了喷雾过程中颗粒的大小、速度、分布特性等参数的变化规律。

同时，我们对比了模拟结果与实际实验数据的差异，验证了模型的可靠性和准确性。

基于CFD新型喷射泵内流场数值分析CFD新型喷射泵内流场数值分析CFD，即计算流体动力学，是通过数值方法对流体流动、传热、传质等问题进行数值模拟和预测的一种工程计算方法。

在工程领域中，CFD已成为一种不可或缺的工具，可以有效优化产品设计和生产过程。

新型喷射泵是一种高效节能的流体输送设备，广泛应用于工业生产过程中。

为了更好地优化和设计新型喷射泵，需要对其内部流动情况进行研究和分析。

基于CFD技术，可以通过建立新型喷射泵的数值模型，进行内部流场数值分析，从而找到最佳设计方案。

喷射泵的结构特点是利用液流物理效应通过层层喷嘴剥离出中央空气区域，形成低压区，从而实现吸入液体的目的。

对于新型喷射泵，其内部流场情况往往较为复杂，因此需要精细模拟和分析。

在进行数值模拟前，需要对新型喷射泵的几何结构和工作条件进行建模。

通过建立三维几何模型，并设置边界条件和工作参数，可以得到新型喷射泵内部流场的数值模拟结果。

通过数值模拟，可以分析得到新型喷射泵内部流场的速度、压力和液体浓度分布等信息。

在分析过程中，需要注意如何选取合适的网格质量和算法，以保证数值模拟的精度和准确性。

在分析新型喷射泵内部流场后，可以进一步进行优化设计。

例如，优化喷嘴结构、液体注入量和气体流量等参数，以达到最佳的流动效果和输送性能。

这样不仅可以提高新型喷射泵的运行效率，还可以节省能源和减少生产成本。

综上所述，基于CFD技术对新型喷射泵内部流场进行数值分析，可以有效优化喷射泵的设计和生产过程，提高其运行效率和性能。

未来，随着CFD技术的不断发展和应用，在各行各业中，将会有更多的工程问题将得以通过CFD方法进行解决和优化。

由于缺少具体的新型喷射泵内部流场数值模型数据，以下将以一组流量为0.5 m³/h的喷射泵数据进行简要分析。

首先，通过数值模拟得出的新型喷射泵内部流速分布图，可以看出喷射泵的中心区域具有较低的流速，周围区域的流速则较高，这与喷射泵工作原理相符合。

气液喷射器喷射性能的数值模拟与优化郑平;秦敬轩;陈旭【摘要】针对气液喷射器传统2维设计理论和以试验或者 CFD 为基础进行单因素改变分析的不足，进行4组不同条件、多因素影响下气液喷射器内部流场的CFD数值模拟，对比分析特定环境下不同气液流量比、混合管长径比、扩散室出口直径等参数对气液喷射器性能的影响，选择了合适的、有利于提高气液喷射器喷射性能的优化参数．结果表明：对于气液喷射器，当气液流量比和扩散室出口直径增大时，喷射器出、入口压降增大，壁流效应增大，工作效率降低，合适的气液流量比为0．018～0．035，扩散室出口直径为25～30 mm；当混合管长径比为1．00～1．17时，壁流效应较小，喷射器减速增压效果较好，流体混合加热效果较好，能够更好地满足气液喷射器工作特性要求．%According to the shortages of both traditional two-dimensional design and single-factor analysis basedon experiments or CFD software,the flow field of gas-liquid ejector influenced by multiple factors was simulated by CFD software under four kinds of conditions.The effects of gas-liquid flow rate,length to diameter ratio of mixture pipe and outlet diameter of diffusion chamber on the ejection performance of gas-liquid ejector were compared and analyzed.The optimization was obtained to enhance the ejection performance of gas-liquid ejector.The results show that for the specific ejector,when gas-liquid flow rate and outlet diameter of diffusion chamber are increased,pressure drop and wall flow effect are increased with decreased work efficiency.The suitable gas-liquid flow rate is from 0.01 8to 0.035,and the suitable outlet diameter of diffusion chamber is from 25mm to 30 mm.When length to diameter ratio of mixture pipe is from 1 .00 to 1 .1 7,the wall flow effect is little,and the effects of deceleration supercharging and mixed heating are good. The results show that the appropriate parameters can better meet the requirements of operating characteristics.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P30-36)【关键词】气液喷射器;CFD建模;喷射性能;数值模拟;优化【作者】郑平;秦敬轩;陈旭【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】Q358气液喷射器产生的小气泡或小液滴，在注入反应器后会增强气液两相间接触，因而具有更高的传质速率［1］.它被广泛应用在等化学、生物反应工程领域.目前已有大量对气液喷射器进行试验研究和CFD软件数值模拟的成果和经验.国内外学者对气液喷射器进行了大量研究.文献［2］利用气液喷射器试验研究热力学参数，提出了新的氨水混合物.文献［3］将气液喷射器改装成射水抽气除氧器，进行了模拟试验.文献［4］利用CFD预测了酒精急速喷射器性能.文献［5－6］对气液喷射器进行了数值模拟和试验.文献［7－8］在2维建模基础上利用数值模拟研究了气液喷射器喷射性能的影响因素.文献［9－12］考虑了单因素对喷射器性能的影响，进行了3维数值模拟.为了进一步研究气液喷射器喷射的性能，笔者运用CFD软件，建立特定气液喷射器的3维模型，探究喷射器的气液流量比、混合管长径比以及扩散室出口直径等多参数对喷射器喷射效果的影响，提出相应的结构优化方案，对气液喷射器的工程应用和设计优化具有一定理论指导意义.1.1 数学模型1.1.1 控制方程连续性方程为式中：ρ为密度；t为时间；u为速度.动量方程为式中：p为压强；τ为湍流应力.能量方程为式中：E为流体微团总能；keff为有效热传导系数；T为温度；τeff为热源项. 1.1.2 湍流模型湍动能k和湍能耗散ε的传递方程如下：式中：μt为湍流（漩涡）黏度；C1ε＝1.44；C2ε＝1.92；σk＝1.0；σε＝1.3.式中Cμ＝0.09.1.1.3 气液流量比和混合管长径比气液流量比为式中：Qg为气体流量；Ql为液体流量.混合管长径比式中：L为混合管长度；D为混合管直径.1.1.4 加热系数加热系数为式中：Tc为混合出口温度；Tw为主流体入口温度.1.2 物理模型主流体液相入口为液化天然气（LNG），吸入次流体为气相闪蒸汽（BOG）.LNG 外输流量为4～8 m3·h－1，压力为1 MPa，BOG流量为0.1～0.4 m3·h－1.因文中主要分析气液喷射器后部混合管和扩散室的流动特性和阻力特性，故建模时忽略气液喷射器喷嘴，简图如图1所示.几何参数：混合管长度为272 mm，LNG 入口管径为10 mm，BOG入口管径为8 mm，混合流体出口管径为25 mm，扩散室长度为272 mm，总长为327 mm.1.3 假设条件假设条件：①流体在喷射器内做稳定流动，相对非稳态流动可以大大缩短模拟运行时间；②LNG与BOG混合后未发生相变，BOG为不可压缩流体，降低模拟分析过程中对参数的影响因素，且加入相变模拟程序对两相混合效果影响较小；③忽略摩擦损失、壁面绝热，流体经过喷射器发生压缩膨胀均为绝热过程，与外界环境隔离，使该气液喷射器模型更理想化.1.4 网格划分和边界条件1.4.1 网格划分在气体入口、混合室以及混合室前段的渐缩段进行网格局部加密.采用非结构网格划分方式，接受室、渐缩段和气体入口采用四面体网格，混合室、扩散室出口采用六面体网格.由于混合管处流速大，考虑边界层网格.气液喷射器整体结构网格划分如图2所示，渐缩管与混合管网格划分如图3所示，LNG和BOG进口处网格划分如图4所示.1.4.2 边界条件LNG液体入口和BOG气体入口为速度入口边界，LNG入口速度恒为20 m·s－1，混合流体出口为压力出口边界.2.1 求解过程定义模型为稳定、压力基、隐式求解器；选择Mixture模型以及标准k-ε湍流方程；启动能量方程，考虑重力，将出口压力设置为常压；初始化时，动量方程、湍动能、湍流耗散设置为二阶迎风格式，体积分数设置为QUICK.2.2 模拟过程在文献［7］研究气液喷射器几何因素的基础上，采取控制变量法，进行4组不同条件的模拟计算.条件1：控制混合管直径为6.5 mm、混合管长度为7 mm、扩散管出口直径为25 mm不变，改变BOG气体进口流量，从而改变气液流量比；条件2：控制混合管长度为7 mm、气液流量比为0.018、扩散管直径为25 mm不变，增大混合管直径；条件3：控制混合管直径为6.0 mm、气液流量比为0.018、扩散管直径为25 mm不变，增大混合管管长；条件4：控制控制混合管直径为7.0 mm、混合管长度为7 mm、气液流量比为0.018不变，增大扩散管出口直径.工质物性参数及4组参数条件如表1，2所示.其中，vB为BOG入口流速，d为扩散管出口直径.3.1 气液流量比对阻力特性的影响阻力特性分析主要包括：①喷射器轴线上的压力变化；②主流体进口与扩散室出口间的压降.不同气液流量比的轴线压力曲线和压降曲线分别如图5，6所示.其中，p1为轴线压力，Δp0为主流体LNG进口与扩散室出口间的压降，x为轴线坐标.从图5，6可以看出：不同流量比下的压力变化趋势一致，只是对应处的压力大小不同；在x＝0 mm即混合管入口处，压力迅速降低，是因为混合管截面面积小，流体流速大的原因造成的；随着气液流量比的增大，混合管段处的压力有所降低，主流体进口与扩散室出口间的压降却随之增大，例如在x＝0 mm，当λ＝0.018时，流体压力为－5.41 MPa，压降为3.87 MPa；当λ＝0.071时，流体压力降低至－5.85 MPa，压降增大至4.20 MPa.整个喷射器系统压降增大，是因为气体流量的增加导致喷射器压缩气体做功增加，以及流体间的摩擦阻力增加，这对喷射器的工作效率也是不利的.因此，针对此喷射器选择较好的气液流量比λ为0.018～0.035.3.2 混合管长径比的影响3.2.1 流动特性分析不同混合管直径下，z＝0处的速度云图和湍动能云图分别如图7，8所示.随着混合管直径的增加，喷射器出口混合流体流速明显增加，扩散室内的湍动能亦是如此；当D从6.0 mm增大到7.0 mm时，出口速度从14.99 m·s－1增大到15.23 m·s －1.从图7可以看出：在D＝7.0 mm时，喷射器内流体产生较小的壁流效应.从图8可以看出：过大的速度梯度产生的回流现象，当D从7.0 mm增加到9.0 mm时，扩散室内流体流速依然增大、回流效应增大而壁流效应却消失.此结论与文献［13］的结论一致.3.2.2 阻力特性分析不同混合管直径喷射器的轴线压力变化曲线和出入口压降曲线分别如图9，10所示.随着混合管直径的增加，混合管轴线压力和压降都增大.当D从6.0 mm增大至9.0 mm时，在混合管入口处，压力由－7.50 MPa增加至－1.70 MPa，同时该气液喷射器压降由原来的－5.54 MPa增加至－0.71 MPa，这是因为混合管直径增大，截面积增加，导致流体流速随之减小，所以混合流体的压力也就随之增大.从图9可以看出：在x＝0 mm之前的区域，喷射器主流体入口压力随混合管直径的增大而降低，而在扩散室出口压力大小几乎一样.结合图8，随着混合管直径增加，回流区旋涡强度增大，主流体能量损失越多，轴向速度衰减得越快［14］，因此主流体LNG的压降就越大.同时，从图9还可以看出：当D＝9.0 mm时，流体进入混合室的压力增大量最小，对混合流体起不到减速增压作用.因此，混合管直径过大在一定程度上会影响混合流体进入扩散室的减速喷射效果.不同混合管直径的加热系数曲线如图11所示.随着混合管直径的增大，加热系数出现峰值.在直径D＝6.5 mm时，加热系数最大，此时θ＝0.024 88，这是因为与其他不同混合管直径的情况相比较，D＝6.5 mm时混合流体流速对流体的混合加热效果较好.因此，从流体流动特性、阻力特性及加热系数等方面综合考虑，对于混合管长度为L＝7 mm的气液喷射器，较合理的混合管直径为6.0～6.5 mm.不同混合管长度的喷射器轴线压力和出入口压降曲线分别如图12，13所示.随着混合管长度的增加，喷射器轴线压力随之增加，整个喷射器系统的压降也随之增大.在x＝0 mm即混合管入口处，混合管长度L＝6 mm时压力为－4.20 MPa，L＝9 mm时的压力增加到－4.13 MPa，其增长率为1.7%；压降由起初的2.67 MPa 增加至2.73 MPa，其增长率达到2.25%.这是因为，当气液流量一定的前提下，混合管变长，根据达西公式可以判断管内沿程阻力的增加，导致喷射器轴线压力增加，也使整个喷射器系统压降增加.因此，从流体流动特性、阻力特性等方面考虑，对于D＝6.0 mm的气液喷射器，较合理的混合管长度为6～7 mm.与试验二相对比，选择较为合理的长径比1.00～1.17.3.3 扩散室出口直径的影响固定扩散室入口直径，通过改变扩散室出口直径来改变扩散室的扩散角.3.3.1 流动特性分析不同扩散口直径的z＝0截面的速度云图如图14所示.从图14可以看出：当d＝20 mm时，由于此时扩散角较小，扩散室起不到增压减速作用，与图7中的D＝9.0 mm的情况类似，在扩散室出口处流体速度较大仍发生喷射现象；随着扩散室出口直径的增大，扩散角也在增加，当d＝35 mm时，混合流体壁流效应轻微，当d＝45 mm时，混合流体产生了明显的壁流效应，由于此时在扩散室内喷射完成，流体流速降低，再加上重力作用，导致混合流体沿着扩散室下壁面继续喷射流动，这种现象对于喷射器而言并不好.此结论与文献［13］的结论一致.3.3.2阻力特性分析不同扩散口直径的轴线压力变化和出入口压降曲线分别如图15，16所示.随着扩散口直径的变大，相对应各点的压力也随之增大，压降也有先减小后上升的趋势.这是因为扩散口直径的增大导致扩散角度的增大，沿轴向的横截面也增大，即混合流体射流的扩散面积增大，液体速度下降较快，使流体压力随之增大.当d＝35 mm时压降最小，为2.52 MPa.前期压降降低是因为扩散管直径的增加，扩散室近壁处的流体流速随着扩散口直径的增加而降低，导致沿程阻力的损失降低；后期压降上升，是因为流体流速的下降，用于卷吸气体、分散气体和损耗的能量相应增大.3.3.3 加热系数分析不同扩散口直径的加热系数曲线如图17所示.从图17可以看出：随着扩散口直径的增加，加热系数减小，由原来的0.024 57降低至0.024 23，减小了1.4%.这是由于扩散口直径增大使得液体流速减小，导致气液两相间的换热效率减小，所以，加热系数随之减小.因此，从流体流动特性、阻力特性分析和加热系数等方面考虑，此喷射器选择扩散口直径为25～30 mm较为合理.通过改变气液流量比、混合管长径比以及扩散室出口直径等因素进行CFD数值模拟，从流体流动特性、阻力特性以及加热系数等方面分析考虑，针对此气液喷射器进行了合理的参数选择：选择轴线压力较大、压降较小的气液流量比为0.018～0.035；选择流动特性合理、轴线压力较大、压降较小以及加热系数较大的混合管长径比为1.00～1.17；选择流动特性合理、压降较小、加热系数较大的扩散管出口直径为25～30 mm.选择合理的气液流量比、混合管长径比以及扩散室出口直径能更好地满足混合特性要求，可以为气液喷射器的进一步优化设计提供理论指导.【相关文献】［1］ UTOMO T，JIN ZH，RAHMANM，etal.Investigation on hydrodynamics and mass transfer 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《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着科技的发展，气水两相喷雾技术广泛应用于农业、工业、能源等多个领域。

拉瓦尔效应作为气水两相喷雾的重要物理现象，其研究对于提高喷雾效率、优化喷雾系统具有重要意义。

本文基于拉瓦尔效应，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，以期为相关领域提供理论支持和实践指导。

二、拉瓦尔效应概述拉瓦尔效应是指当气流在喷管中加速时，由于气体和液体之间的相互作用，形成一种特殊的流动状态。

在这种状态下，气体和液体的混合物能够以更高的速度喷出，从而提高喷雾的效率和均匀性。

了解拉瓦尔效应的原理和特点，对于气水两相喷雾的数值模拟具有重要意义。

三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。

CFD是一种通过计算机模拟流体流动、传热、反应等物理现象的技术。

在气水两相喷雾的数值模拟中，我们采用欧拉-拉格朗日方法，将气体和液体分别作为连续介质和离散颗粒进行处理。

同时，结合拉瓦尔效应的原理，建立相应的数学模型和仿真程序。

四、模型建立与参数设置在数值模拟中，我们首先建立气水两相喷雾的物理模型。

根据实际喷雾系统的结构和工作原理，设置相应的边界条件和初始参数。

其中，重点考虑喷嘴结构、气体流速、液体流量等关键因素对喷雾效果的影响。

同时，为更准确地模拟拉瓦尔效应，我们采用合适的湍流模型和相互作用模型，以描述气体和液体之间的相互作用和影响。

五、结果与分析通过数值模拟，我们得到了气水两相喷雾的流场分布、速度场、压力场等关键参数。

结果表明，在拉瓦尔效应的作用下，气体和液体的混合物能够以更高的速度喷出，提高了喷雾的效率和均匀性。

同时，我们还发现喷嘴结构、气体流速、液体流量等参数对喷雾效果具有显著影响。

通过优化这些参数，可以进一步提高喷雾的质量和效率。

六、讨论与展望本研究基于拉瓦尔效应对气水两相喷雾进行了数值模拟研究，取得了一定的成果。

然而，仍存在一些问题和挑战需要进一步研究和解决。

例如，如何更准确地描述气体和液体之间的相互作用和影响，如何优化喷嘴结构和参数以提高喷雾效果等。

《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，气水两相喷雾技术在许多领域得到了广泛的应用，如燃烧、喷涂、农业灌溉等。

拉瓦尔效应作为气水两相喷雾技术的重要理论基础，对于优化喷雾性能和提高效率具有重要意义。

本文旨在通过数值模拟的方法，对基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾进行深入研究，以期为相关领域的应用提供理论依据。

二、拉瓦尔效应理论背景拉瓦尔效应是指流体在喷嘴中通过逐渐扩大的通道时，由于通道截面积的增大，流体速度降低，压力逐渐升高，进而产生强烈的喷射效应。

在气水两相喷雾中，拉瓦尔效应能够有效地将气体和液体混合，形成均匀的喷雾，提高喷雾的覆盖范围和效率。

三、数值模拟方法与模型建立本文采用计算流体动力学（CFD）方法，通过建立气水两相喷雾的数值模型，对基于拉瓦尔效应的喷雾过程进行模拟。

模型中考虑了流体的物理性质、喷嘴结构、喷雾环境等因素，以及气水两相的相互作用和运动规律。

通过设定合理的边界条件和初始条件，对喷雾过程进行数值求解，得到喷雾的速度场、压力场和浓度场等关键参数。

四、模拟结果与分析1. 喷雾形态分析通过数值模拟，我们得到了气水两相喷雾的形态变化过程。

在拉瓦尔效应的作用下，流体在喷嘴中逐渐加速，形成强烈的喷射效果。

随着流体离开喷嘴，喷雾形态逐渐扩散，形成均匀的雾状。

此外，我们还研究了不同喷嘴结构、不同流体性质对喷雾形态的影响，为优化喷雾性能提供了依据。

2. 速度场与压力场分析数值模拟结果显示，在拉瓦尔效应的作用下，喷雾的速度场和压力场呈现出一定的规律性。

速度场表现为中心区域速度较高，向外逐渐降低；压力场则表现为中心区域压力较低，向外逐渐升高。

这些规律性的变化有助于提高喷雾的覆盖范围和效率。

此外，我们还研究了不同参数对速度场和压力场的影响，为优化喷雾性能提供了指导。

3. 浓度场分析浓度场是气水两相喷雾的重要参数之一，直接影响着喷雾的效果。

通过数值模拟，我们得到了浓度场的分布情况。

蒸汽喷射器的CFD数值模拟及其性能
张琦;霍杰鹏;王汝武;王园
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(031)003
【摘要】根据喷射器的结构特点,建立了蒸汽喷射器二维CFD模型,研究了工作参
数(工作流体压力、引射流体压力和混合流体压力)和结构参数(混合室收缩段长度、等截面混合室长度和直径、扩压室长度和工作喷嘴结构等)对蒸汽喷射器性能的影响.研究表明:①等截面混合室长度和直径、工作喷嘴喉部直径以及喉管面积比φ存在使喷射系数达到最大的最佳值;②CFD不仅是预测喷射器性能的有力工具,而且使人们更加清晰地了解喷射器内流动和混合过程.
【总页数】4页(P398-401)
【作者】张琦;霍杰鹏;王汝武;王园
【作者单位】东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;华南理工大学化学与化工学院,广东,广州,510640;沈阳飞鸿达节能设备有限公司,辽宁,沈阳,110015;沈阳飞鸿达节能设备有限公司,辽宁,沈
阳,110015
【正文语种】中文
【中图分类】TF4
【相关文献】
1.采用蒸汽喷射器的低负荷给水加热系统变工况性能研究 [J], 李冰心;张国柱;陈伟雄;刘继平
2.蒸汽喷射器的CFD数值模拟 [J], 丁学俊;刘书勇;徐鑫
3.基于CFD数值模拟的蒸汽喷射器结构研究 [J], 王立慧;赵龙;张学建;张裕中
4.蒸汽喷射器内的激波效应对喷射性能的影响 [J], 赵丽娟
5.350 MW超临界机组可调式蒸汽喷射器工业供热性能数值模拟研究及试验验证[J], 孙博昭;岳爽;王春波;许紫阳;郭江龙;米翠丽
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基于CFD的蒸气箱分区结构流场数值模拟汤应戈;冯郁成;石先城;曾劲松;陈克复【摘要】针对蒸气箱在开发改进过程中,缺少对内部蒸气流动特性的理论分析和有效开发手段而过于依赖设计经验的问题,建立了基于计算流体动力学(CFD)的蒸气可压缩流动模型,采用了FLUENT的SSTκ-ω模型对蒸气箱内部分区结构进行蒸气流动数值模拟;改变不同的输入条件,探索了蒸气箱内部的缓冲区、阻流区、主流区和扩散板等结构对蒸气喷射稳定性、均匀性和热量损失的影响.研究表明:缓冲区与阻流区阶梯连接会产生较强的蒸气湍流,迅速降低喷射速度;阻流板在降低流速,分散蒸气流动的同时,加剧蒸气湍流,影响蒸气输出速度和流量分布;扩散孔的形状分布直接影响了蒸气喷射速度、流量和加热区域均匀蒸气层的形成.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2015(033)003【总页数】6页(P1-6)【关键词】造纸技术;蒸气箱;数值模拟;结构流场分析【作者】汤应戈;冯郁成;石先城;曾劲松;陈克复【作者单位】华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TB126;TQ051.5纸张生产过程实质就是纸页成型脱水的过程，经过成型压榨后，纸页干度可达38%～50%。

随着干度提高，纸页质量越来越稳定，要改变纸页属性以获得有利的脱水条件变得越来越困难。

为了进一步脱水，需要经过干燥部采用蒸气间接加热的方式使成纸干度达到92%～95%［1］，在整个造纸过程中能耗占比高达55%左右。

因为干燥部脱水成本与难度远高于网部和压榨部，因此，开发新的成型和压榨技术，提高脱水效率，成为造纸机械的一个研究方向。

根据Larsson等人［2-3］对压榨脱水机理的研究可知，增加湿纸页温度是提高压榨脱水效率最有效的方法之一。

喷射燃烧器中喷雾特性的数值模拟与实验研究引言喷射燃烧器是一种在工业生产和燃烧实验中广泛应用的装置。

在喷射燃烧器中，喷雾特性是影响燃烧效率和排放污染物的重要因素。

因此，在对喷射燃烧器进行优化设计和高效运行之前，必须对其喷雾特性进行全面深入的研究。

本文将介绍喷射燃烧器中喷雾特性的数值模拟和实验研究，首先对喷射燃烧器的相关原理和特性进行简要介绍，然后分别从数值模拟和实验研究两个方面探讨喷雾特性的相关内容，最后对未来的研究方向进行展望。

一、喷射燃烧器的原理和特性喷射燃烧器是一种将液体燃料喷射到燃烧室中并与空气混合燃烧的装置。

其基本原理是利用喷嘴产生高速液体流，将燃料分成小颗粒并喷入燃烧室中，在此过程中与空气混合，燃料与空气达到一定的浓度后自然燃烧。

在喷射燃烧器中，喷雾特性是燃烧效率和污染排放的重要影响因素。

喷雾特性主要包括燃料喷雾的形态、大小、速度等参数。

因此，对喷射燃烧器中的喷雾特性进行研究是优化设计和高效运行的关键。

二、数值模拟研究数值模拟是当前研究喷射燃烧器喷雾特性的主要方法之一。

在数值模拟中，利用计算机对液体燃料喷雾和分散过程进行模拟，并预测其喷雾特性。

数值模拟方法的主要优点是可以模拟出具体的燃料喷雾细节，如喷雾角度、速度、分布等参数，从而深入研究燃烧过程中的物理现象。

但是，数值模拟的结果可能受多种因素的影响，例如模型偏移、边界条件、精度等因素。

近年来，研究人员采用了各种数值模拟方法对喷射燃烧器中的喷雾特性进行了研究。

其中，最常用的数值模拟方法是CFD计算方法（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）。

CFD计算方法可以基于流体的运动方程和热传导方程，对流场进行预测。

目前，国内外研究人员在数值模拟方面的工作主要集中在喷嘴、喷雾、混合和燃烧等方面。

喷嘴方面的数值模拟主要包括单孔喷嘴、多孔喷嘴和空气辅助喷嘴等不同类型的喷嘴。

喷雾方面的数值模拟主要包括喷雾锥形、液膜分布、颗粒分布等方面的研究。

气体喷射器流场和激波特性的数值分析中国科技论文在线////0>.#气体喷射器流场和激波特性的数值分析**董升朝,种道彤(西安交通大学能动学院,西安 710049 )5 摘要 :本文对超音速气体喷射器为研究对象,采用数值模拟方法,对不同参数时的喷射器性能进行模拟 ,获得其流场和激波特性。

模拟结果表明: 喷射器内激波链长度随着混合腔平直段与高压喷嘴喉部直径比 (直径比) 的增加而变短, 随着混合腔平直段长度与直径之比 (长径比) 的增加而变长; 当直径比小于 1.47 或长径比大于 5 时,在混合腔入口和下游段分别出现强激波位置,在强激波位置后激波链强度沿轴向逐渐衰减; 当直径比大于等于 1.47 或长径比小于等于 5 时, 激波链强度从混合腔入口段开始沿轴向由强到弱逐渐10 衰减到无。

本文通过研究结构参数对气体喷射器内部流场和激波的影响, 进一步探索两股流体的混合机理,为气体喷射器的结构优化有重要指导意义。

关键词 :喷射器;激波;结构参数中图分类号 :TK12315 Numerical analysis on flow field and shock wavecharacteristics of gas ejectorDong Shengchao, Chong DaotongSchool of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049Abstract: The performance of supersonic gas ejector was numerically simulated, and the flow field20 and shock wave characteristics were obtained under different parameters. According to to numericalresults, the length of shock wave train decreases with the diameter ratio of mixing tube to primarynozzle throat, and increases with length to diameter ratio of mixing tube. Two strong shock wavesappear at the inlet of mixing chamber and near the outlet of mixing tube when the diameter ratio is lessthan 1.47 or the length to diameter ratio is larger than 5, and the shock waves decay along the axial25 distance. When the diameter ratio is larger 1.47 or the length to diameter ratio is less than 5, only onestrong shock wave appears, and it decay to 0 along the whole axialdistance. The paper focuses on theinfluence of structure parameters on the flow field and shock wave of gas ejector, and also the mixingmechanism of two streams. The investigation benefits for the optimization design of gas ejectorKey words: ejector; shock wave; structure parameter300 引言超音速气体喷射器结构简单、易加工、成本低等特点,工作中无转动部件,可靠稳定,安装维护方面,密封性较好等优势。

大连理工大学硕士学位论文蒸汽喷射器三维流场的数值模拟计算与分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：李素芬;沈胜强20000601摘要ｒ气体喷射器作为一种节能装置，可回收大量余热，起到了节能和环保的双重作用，在工业部门中得到广泛应用。

其内部经历着复杂的多维湍流流动过程，而其中喷嘴更是决定喷射器是否正常工作的关键部件。

ｊ本文在详细分析喷射器内部流动的基础上，建立了三维湍流流动的数值模拟计算模型，并主要对喷嘴的流场进行了详细的计算分析。

本文主要内容有：１、深入分析了ＫＩＶＡ系列程序与相关的ＣＦＤ理论方法，结合气体喷射器喷嘴的流动特点，建立了喷射器喷嘴复杂流场结构的三维数值模拟计算模型和计算方法，并应用于喷射器喷嘴稳态流场的数值模拟计算中。

２、根据气体喷射器结构和特点建立了喷射器整体及喷嘴通用计算网格的生成方法，并编制了相应的计算网格生成程序。

其网格生成方法及程序适用于各种结构及尺寸的喷嘴和喷射器，充分体现了其灵活性和实用性。

３、运用本文开发的通用计算网格生成程序结合三维流场数值模拟计算程序，针对不同的边界条件和结构尺寸的喷嘴流场，进行了数值模拟计算，考察了以上各特性参数对喷射器内部流动的影响，并根据计算结构的分析提出了喷射器喷嘴设计的建议。

４、比较全面地考虑了各种不可逆因素（如摩擦、散热等）对流场各参数的影响，进一步完善了喷射器的研究■一一关键词：喷嘴、数值模拟、流场ＡＢＳＴＲＡＣＴＡｓａｋｉｎｄｏｆｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅｓｔｅａｍｅｊｅｃｔｏｒｃａｒｌｒｅｃｙｃｌｅａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｐｌａｙａｇｒｅａｔｒｏｌｅｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳＯｉｔｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｉｎｄｕｓｔｒｙｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ．Ｉｔｓｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｍｕｌｔｉ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ，ｔｒａｎｓｉｅｎｔ，ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ，ｓｕｂｓｏｎｉｃａｎｄｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｆｌｏｗｓ．Ａｎｄｔｈｅｎｏｚｚｌｅｉｓｔｈｅｋｅｙｏｆｔｈｅｅｊｅｃｔｏｒ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆｅｘｐａｔｉａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｆｌｏｗｓｉｎｓｉｄｅｔｈｅｓｔｅａｍｅｊｅｃｔｏｒ，ａｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅ】．ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉＳｕｔｉｌｉｚｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１．ＡｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＫＩＶＡ一３ｃｏｄｅａｎｄＣＦＤｍｅａｎｓ．ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｎｏｚｚｌｅ，ａｐｒｏｇｒａｍｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｃｏｍｐｕｔｅｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｃｏｍｐｉｌｅｄ．２．Ａｐｐｌｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｂｏｄｙ·ｆｉｔｔｅｄｍｅｓｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｂｌｏｃｋ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｍｅｔｈｏｄ，ａｃｏｍｍｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｓｃｏｍｐｉｌｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｎｏｔｏｎｌｙｕｔｉｌｉｚｅｄｏｎｔｈｅｅｊｅｃｔｏｒ，ｂｕｔｍａｎｙｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓ．３．Ｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｇｒｉｄｄｉｎｇｐｒｏｇｒａｍａｎｄｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌ，ａｎａｌｙｚｅａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｆｌＯＷｆｉｅｌｄＯｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅ，ｄｉｓｃｎｓｓｔｈｅｅｆｆｅＣｔｓｏｎｔｈｅｆｌＯＷ０ｆｖａｒｊ０ＵＳｂｏｕｎｄａｒＹＣＯｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＳｉｚｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｅｓｅｎｔｐａｒｔｉｃｕｌａｒｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅ．４．ＧｅｎｅｒａｌｌｙｃＯｎｓｉｄｅｒｔｈｅｉｎｆｅＣｔｉＯｎＳｏｆｍａｎＹｋｉｎｄＳＯｆｕｎｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｆａｃｔｏｒｓ（ｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｈｅａｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ），ａｎｄｍａｋｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｎｏｚｚｌｅｏｒｅｊｅｃｔｏｒｍｏｒｅｐｅｒｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｚｚｌｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｆｌｏｗｆｉｅｌｄ第一章绪论第一章绪论本章在查阅大－￥－文献的基础上．ｘｅａ－喷射器及：ｇ－数值－｝－Ｉ－算等研究领域的发展和概况进行了详细的综述，并概括出本文的主要内容。

万方数据万方数据万方数据２００９年８月肖虎斌，等：燃气蒸汽式发射动力装置复杂内流场数值模拟第４期试验工况计算结果。

（ｅ）Ｈ：０质量分数（ｆ）液滴直径（ｍ）圈３数值计算结果Ｆｉｇ．３Ｎｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ当燃烧室压强处于高压强点，且弯管出口为相应的筒内压强时，从计算结果可看出，弯管对喷水区上游流场的分布没有明显影响，而对喷水区下游流场的分布影响很大，主要体现在接近弯管内径（图３所示弯管的右侧壁面）的区域，流场的速度和马赫数相对较低。

在气动作用下，液滴的破碎效果不是十分明显，液滴尺寸相对较大，蒸发过程较慢，但由于弯管的影响，该区域液滴的数密度相对较高，导致该处水蒸汽质量分数较大，而流场温度也较低；而在接近弯管外径（图３所示弯管的左侧壁面）的区域，流场的速度和马赫数相对较高，液滴的气动破碎效果明显，大量的液滴发生破碎生成尺寸较小的液滴，加速了液滴的蒸发过程，但由于弯管的影响，该区域液滴的数密度相对较低，水蒸汽质量分数略偏小。

从液滴直径的空间分布密度可看出，绝大多数液滴在弯管区域已完全蒸发，变为水蒸汽，只有极少数液滴从弯管出口逃逸，逃逸液滴的直径都很小。

这表明在理论建模中，认为弯管出口为环境压强时，水在弯管出口处已完全雾化蒸发是合理的。

表ｌ给出了喷水区和弯管处压强计算结果和试验结果对比。

从表１可看出，计算结果和试验结果吻合较好。

裹１计算结果与实验结果对比Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｄａｔａ５结论（Ｉ）经过２次雾化和汽化过程，大部分冷却水在进入发射筒前时已汽化完毕。

（２）弯管背压在一定范围变化时，会对喷水区下游产生明显影响，而对上游区域流场状态影响很小。

（３）采用雾化理论和数值仿真技术，计算得到的流场形态、特征点状态参数及冷却水汽化情况等与试验结果基本吻合。

这种新的计算方法可作为发射动力装置研究的一种有效手段。

参考文献：［１］ＥｄｑｕｉｓｔＣＴ．ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｕｎｃｈｐＩｌｌｓｅｆｏｒｇａｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｌａｕｎｃｈｅｄｍｉｓｓｉｌｅｓ［Ｒ］．ＡＩＡＡ－８８－３２９０．［２］脚８ｔｃＴａｎｄＲｏｍｉｎｅＧＬ．Ｃａｎｎｉｓｔｅｒｇａｓｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｇａｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｌａｕｎｃｈｅｄｍｉｓｓｉｌｅｓ［Ｒ］．Ａ１ＡＡ－８０—１１８６．［３］赵世平．潜地弹道导弹变深度发射动力系统有用能调节机理研究［Ｄ］．西北工业大学，２００７．［４］赵险峰，王俊杰．潜地弹道导弹发射系统内弹道学［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２００１．［５］李咸海，王俊杰．潜地导弹发射动力系统［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２０００．［６］李悦．潜射导弹变深度弹射研究——燃气动力系统的弹射动力可调性探索［Ｄ］．南京理工大学，１９９６．［７］ＫＩＶＡ－３Ｖ：Ａｂｌｏｃｋ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＫＩＶＡｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｅｎｇｉｎｅｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｃａｎｔｅｄｖａｌｖｅｓ［Ｍ］．ＬＡ－１３３１３．ＭＳ．Ｌｏｓ从－ｍ０６ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ．（编辑：崔贤彬）．．．——３９５．．———万方数据。

蒸汽喷射器的CFD模拟研究刘芬1杜圣飞1王龙飞2王庆仙1(1.国家环境保护生态工业重点实验室（东北大学），2.济钢集团国际工程技术有限公司)摘要为研究蒸汽喷射器内部复杂的流动现象及工况参数对其性能的影响，基于CFD软件 FLUENT对蒸汽喷射器内部流场模拟研究，分析研究了其内部的速度场、压力场及温度场。

通过改变工况参数，研究了其对性能的影响。

结果表明，存在临界压力使蒸汽喷射器的工作 性能最佳。

关键词蒸汽喷射器C F D内部流场临界压力CFD simulation research of steam ejectorLiu Fen1Du Shengfei1Wang Longfei2Wang Qingxian1(1. Northeastern University,2.Jigang International Engineering and Technology Co. ,Ltd.)Abstract For research of steam ejector complex flow phenomenon, based on CFD software FLUENT research the flow about steam ejector. Simulate the internal flow velocity field, pressure field, and temperature field. By changing the working conditions, its impact was researched on performance. The results show that the critical pressure makes the steam ejector performance best.Keywords steam ejector CFD internal flied critical pressure太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再 生能源，具有储量大、免费、无污染、无需运输 等优点。

缸内喷雾燃烧CFD仿真与可视化试验对比分析余宏峰杨尚丽殷勇（东风商用车技术中心，武汉经济技术开发区东风大道10号）摘要：本文采用AVL FIRE软件，对东风重型柴油发动机进行缸内喷雾燃烧过程仿真。

利用内窥镜系统，完成发动机可视化试验，直接拍摄获得缸内喷雾燃烧图像，采用双色法计算碳烟浓度分布。

通过CFD仿真结果与燃烧火焰、碳烟浓度进行对比分析，校验仿真结果趋势与可视化结果的吻合程度。

关键词：CFD；可视化；主要软件：A VL FIRE1. 前言为执行日益严格的排放法规和提高发动机燃油经济性，加强缸内喷雾燃烧过程的研究至关重要。

随着计算机技术的不断进步，计算流体动力学（CFD）和高性能计算机已经广泛应用于发动机缸内的喷雾燃烧仿真计算。

尽管仿真计算可以使我们摆脱试验研究的限制，加强缸内喷雾燃烧过程的直观认识、获取缸内过程图像有利于提高研究人员对喷雾燃烧过程的感性认识，同时对于校核仿真计算模型的精度有着特别重要的意义。

本文采用对流场无干扰的内窥镜技术，直接在产品级发动机上进行喷雾、燃烧过程的可视化测量，获得喷雾燃烧过程的时空变化图像，并用双色法计算碳烟浓度。

用CFD的仿真结果与燃烧火焰、碳烟浓度进行了对比，校验了仿真结果趋势与可视化结果的吻合程度。

2. 试验系统2.1 试验发动机研究中采用东风现生产重型直喷柴油发动机，发动机常规技术参数信息见表1 。

表1 试验发动机技术参数为了能够在发动机上观察到缸内的燃油喷射和燃烧火焰，需要在缸盖上加工可视化通路将内窥镜和光源伸入缸内进行拍摄和照明。

由于目前几乎所有的柴油发动机都采用喷油器中置、四气门的缸盖结构，不可避免地需要在活塞上做局部加工，避开光学视角。

图1所示，在CAD中完成的可视化系统布置和可观察到的燃烧室视野范围。

发动机上台架前，更换缸盖和测量缸活塞。

图1 可视化系统CAD布置2.2 可视化系统研究中所采用的可视化系统为基于内窥镜测量技术的光学燃烧摄像系统。

硝酸钾结晶器蒸汽喷射增压器的设计与CFD分析李敏;刘吉普;潘文惠;李国亮;石毅新【摘要】Combined with parameters of potassium nitrate cooling crystallization in practical production,a new steam-jet supercharger that could improve the productivity,increase the operating cycle of the evaporator,and decrease the consumption of energy was designed to match the practical production by means of strict theoretical computation. By using the computational fluid dynamics approach Fluent,a numerical simulation was conducted on the working process of steam-jet supercharger for potassium nitrate cooling crystallization,and the influences of different values X (the distance between the outlet of the nozzle and the inlet of the absorbing chamber) on flow field were comparatively analyzed. Computational results showed that the parameter X had a closed relation to flow field of the steam-jet supercharger on the condition that operating parameters keep unchanged. Calculated by numerical simulation, when X =0. 01 m,the designed supercharger effectively cut down the wastage of total pressure due to shock waves and reduced the rate sudden changing of jet airflow,at the same time,and good application had been made in practical production.%结合硝酸钾冷却结晶实际生产的各项参数,通过严格的理论计算,设计出与生产相匹配的蒸汽喷射增压器,以提高蒸发器的产能和运转周期,降低能耗.并采用流体动力学计算软件Fluent 对硝酸钾冷却结晶的蒸汽喷射增压器的工作过程进行数值模拟.比较分析了不同的X(喷嘴出口到吸收室入口的距离)值对流场的影响.结果表明,在一定的工况参数下,蒸汽喷射增压器的流场与X值有着密切的联系.通过数值模拟计算得到,当X=0.01 m时,设计的增压器有效降低了激波引起总压的耗损和减小喷射气流速度的突变,同时在实际生产中得到了良好的应用.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2011(043)009【总页数】3页(P60-62)【关键词】蒸汽喷射增压器;硝酸钾;Fluent;数值模拟;流场【作者】李敏;刘吉普;潘文惠;李国亮;石毅新【作者单位】湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105【正文语种】中文【中图分类】TQ051;TH451目前，喷射器广泛应用在石油、化工等行业[1]。