水蒸气喷射泵的数值研究

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。