并联式液气射流泵内部流场数值模拟

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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。

液体射流泵内部流动分析：Ⅱ理论计算参数确定

液体射流泵内部流动分析： Ⅱ理论计算参数确定
王玉川，曹树良，高传昌，王松林
（１．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，ｊＥ京１０００８４；２．华北水利水电学院电力学院
河南 Байду номын сангаас 州４５００１１；３．华北水利水电学院水利学院，河南郑州４５００１１）王玉Ｊ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｆｏｗｉｎｌｉｑｕｉｄｊｅｔｐｕｍｐＰａｒｔ Ⅱ：
Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓｃｏｅｆｉｃｆｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ
ｖａｒｉａｂｌｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｒｉｖｅｄｉｎａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｊｅｔｐｕｍｐｓ．Ｔｈｏｓｅｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ
ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｔＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ４５００１１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ

液环泵喷射器三维流场数值模拟分析

第５期 ห้องสมุดไป่ตู้
２１０２年５月
文章编号：０１３９（０２０－１１０１０ — ９７２１）５０１－２
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ
液环泵喷射器三维流场数值模拟分析
引射压力（ａＰ）
采用ＣＸ软件较好的模拟了喷射器三维模型的流场，Ｆ在喉嘴距为２ｒ０ｍ时的喷射系数最大。面积比不变的情况下，ａ较高的
图４不同喉嘴距下喷射系数随引射压力变化
存引射气量和喷射系数随引射压力和喉嘴距变化的关系，如引射压力能提高喷射器的效率。在引射压力下一定的条件下，约为１．５，时喷射系数最大。这样，０１）此可图３图４所示。由图３可见，、当引射压力为２０Ｐ时，００ａ喉嘴距为在一个最佳的面积比（以为喷射器的优化设计提供理论依据。４ｍ３ｒｍ、５ｍ时引射气量是负值，０ｍ、０ａ１ｒａ形成了倒吸，喷射器不能正常工作。随着引射压力的增大，引射气量迅速的增加，当引射参考文献压力达到４０Ｐ时引射气量趋于稳定。但是在喉嘴距为２ｍ［］００ａ０ｍ２廖国进，巴德纯，阎少峰，蒸汽喷射泵超音速流体三维模拟研究［］等．Ｊ．
｛
｝ｔｅ幻ａｔｈｅ舭ｔａｏｅｓｃｎｈａｏｅｈｏＰｅＭｒｈａｈｈｚｔｅｄｉａＬｅｆｃｉｎｏｒｚｄａ舭ｒｆｃｈｊｇｆｏｌｉａｔｒＴｔｎ。
ｉｃｎ，ｈｃｒｖｄｓｒｅｅｃｒｐｉａｄｓｎｏｅｃｏ．ｉｔｗｉｐｏｉｅｅｒｎｅｏｔｌｅｉｊｔｅｈｆｆｏｍｇｆｅｒ

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
Ｂｉｎ００，ｈｎ；．｛ｈｎＳｃｎｈｐＤｓｎ＆ＲｓａｃｎｔｕｅＷｕａ，ｂｉ３０４ｈｎ）ｅｉｇ１０Ｃｉ３ＶｕａｅｏｄＳｉｅｉｊ１９ａｇｅｅｒｈＩｓｔｔ，ｈｎＨｕｅ４０６．Ｃｉａｉ
ａｄｗｏｂｉｇｄｗｎｔｅｍｔｈｉｏｕｂｌｎｏｓｒａｗｉｈｔｅｍａｎｆｗ，ｂｂｌｐｉｎｌｕｂｅｓｌｔｇ，ｂｂｌｏｖｒｉｇ，ｂｂｌｎｔｎｎｉｕｂｅｃｎｅｇｎｕｂｅｉｆａｉｇａｄ
பைடு நூலகம்
中图分类号：Ｖ３．２Ｔ３文献标志码：Ａ文章编号：１７８３（００００００Ｔ１１３；Ｈ８６４— ５０２１）１— ０７— ５
Ｎｍｅｉａｓｌｔｎｏａｉｔｇｆｗｗｔｉｅｕｕｒｃｌｉａｉｎｃｖｔｉｏｉｎｊｔｐｍｐｍｕｏａｎｌｈ
ＬｎｉｉｈＱａ ‘ ，ａｉＣｉｉｈ，ＷｎｅｇｎｏｇＸｎｎ，Ｃ。ｐｇｉ一ＨｎＮｎ，ａＢａＭｎｇｏａｇＦｎｆｇｉ

自吸泵内部流场的数值模拟及性能预测

图５泵出口处回流孔Ａ的局部放大图
Ｆｉｇ．５
ＤｒａｗｉｎｇｏｆｐａｒｔｉａｌｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔＮｅａｒｒｅｆｌｏｗｐｏｓｉｔｉｏｎＡａｔｐｕｍｐｏｕｔｌｅｔ
图６为回流孔召处分别从ｚ轴和ｌ，轴方向观察得到的绝对速度局部放大图．
（ａ）总压云图
（ｂ）静压云图
图３设计工况下中截面的总压和静压云图
Ｆｉｇ．４
图４设计工况下截面的绝对速度图
ＡｂｓｏｌｕｔｅｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒＯｉｌｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｐｌａｎｅｕｎｄｅｒｄｅｓｉｇｎｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
图５为泵体出口回流孔Ａ处的局部放大图．从图中看出，分离室上方有一个小旋涡，其下方有一个较大旋涡．分析其原因是速度较大的流体进入分离室后，以很高的速度经回流孔Ｂ处流人蜗壳，由于分离室边壁的影响，形成了大小不同的旋涡．
ｋｉ。＝０．００５Ⅱ２ｉｎ’８ｉｎ＝挚，
式中Ｚｉ。为求解域的混合长度，假定为进口水力直径的０．５倍；Ｑ为经验系数；Ⅱ讯为泵进口速度．当计算区域内湍流运动很强烈时，人口截面上后，ｓ的取值对计算结果的影响不是很大．２．３．２出口边界条件
自吸泵出口断面通道变化很小，近似假设变量在出口处扩散通量为零．一般取充分发展条件—— 自由出流（ｏｕｔｆｌｏｗ），并且对上游没有影响．如果在出
王涛（１９８７一），男，浙江江山人，硕上研究生（ｆｌｕｉｄｗａｎｇｔａｏ＠１６３．ｃｏｒｎ），主要从事流体机械研究．
万方数据
三＝：—＝Ｚ三＝＝：＝＝：三＝墨ｌｌ瑟ｊ一≯一：彰躐麟鼢磁§黪谚，一；，一。，罐∥。，’＿，二∥鞔呼圪缆黪《矮，彩裳锈黪羧黪镪酾鳞黪爱缫灞蝴麓ｌ｜藕繇麓糍黪㈣霸鳓魏誊錾移￡。¨旷，，。“，，７矿ｍｔ，瑚霪ｌ１９５ｌ赣瓣∥秘。ｉ；，

大型贯流泵内部流动数值模拟和特性分析

供一定的参考。
３数值计算方法
３１控制方程．
进人孔进线孔
导叶段
图１灯泡贾流泵装置结构图
十一五国家科技支撑计划（０６Ａ０Ａ３；国家自然科学基金（７９６）２０ＢＢ４０）５７００；国家科技支撑计划（０ＢＤ１０ — ）０２６Ａ１Ｂ７５；扬州大学研究０
５计算结果与分析
图３为灯泡贯流泵的纵断面流速图。由图可知，原方案中前置灯泡贯流泵装置进水流道内的流
出口条件：出口边界设置在出水流道后加的一
段出水池的出口处，设为出流条件（ｕｆｗ，即ｏｔｏ）ｌ
各变量沿水流方向的梯度为０，即Ｏ／＝。￣ＯＯｎ
・
２・６
小兼柱采
２１年１０第期０
大型贯流泵内部流动数值模拟和特性分析木
金燕刘超汤方平周济人
（扬州大学江苏省水利动力工程重点实验室，江苏扬州；２５０２０９）
摘要：采用ＣＤ软件对大型贯流泵装置模型（Ｆ包括叶轮、导叶和进出水流道）内部三维流速场进行计算分析和装置性能研究，计算了过流部件的水力损失，分析了贯流泵内部流动特点及其与装置外特性的联系。此基础上，在对水泵
十如一如（：【Ｏ＋ｓ３毒ｋＧ。）｛ｋＪ】
十＝
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一
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ｃ， Ⅱ

小型气液射流泵内部流场数值模拟及优化选择

ｂｌｃｏｅａｄＶＦｍｅｏ．Ｔｅｓｕａｉｅｕｓｓｏｈｔｈａ— ｑｉｊｔｕｓｗｔｅｐｎｕｎｅｍｄｌｎＯｔｄｈｉｌｔｎｒｓｈｈｗｔａｔｅｇｓｌｕｄｅｐｍｐｉｘａ — ｅｈｍｏｉｈｓｎｎｚｌａｏｄｖｌｃｙａｄｓｔｒｓｒｉｒｕｉｓｔｅａ —ｑｉｔｕｐｉｍｄｓｉｏｚｓｈｓｇｏｅｉｎｔｉｐｅｓｅｄｓｉｔｎ，ｉｌｕｄｊｍｓｗｔ５ｍｉｏｅｏｔａｃｕｔｂｏｈｒｉｅｐｈ－
Ａｂｔｃ：Ｉｏｅｔｓｄｅｐｒｒｎｅａｄｃａａｔｉｉｓｆｈｔｎｌｏｅｆａ—ｑｉｔｓｒｔｎｒｒｏｔｙｔｅｆｍａｃｎｈｒｃｒｔｅｉｅａｆｗｆｌｏｇｓｉｕｄｊａｄｕｈｏｅｓｃｏｔｎｒｌｉｄｌｅｐｍｓｗｔａｓｗｒｉｇｆｉ，ｅｇｓｉｕｄｊｔｕｐｔｔｍｄｌｗｔｉｅｅｔｓｕｔｅｅｅｄ — ｕｐｉｉａｏｋｎｕｄｔａ—ｑｉｅｐｍｅｏｅｉｄｆｒｎｔｃｒｓｗｒｅｈｒｌｈｌｓｓｈｆｒｕ
工作气体压力和不同参数下的气液射流泵内部流动进行了数值模拟．拟结果表明，模带有扩张式
喷嘴的气液射流泵流体的速度和静压分布情况比非扩张式喷嘴的气液射流泵的好；喉嘴距为５ｍｍ气液射流泵的速度分布情况较佳；混合室直径为６ｍｍ的气液射流泵的速度分布情况较好．带有扩张式喷嘴喉嘴距为５ｍｍ及混合室直径为６ｍｍ的气液射流泵有较好的速度分布．关键词：气液射流泵；内部流场；数值模拟；嘴；混合室直径；喉嘴距喷中图分类号：２７９Ｔ４￥７．；Ｈ８文献标志码：Ａ文章编号：６４—８３２１）３— ２７— ４１７５０（００００００

蒸汽射流泵内流场数值模拟

蒸汽射流泵内流场数值模拟摘要：蒸汽射流泵作为气体压缩技术的关键部件，其内部的流动一直是研究重点。

虽然蒸汽射流泵的工作原理、结构设计已有大量的文献发表，但由于其内部流动状况较为复杂，到目前为止还没有深入的研究。

文中首先详细介绍了蒸汽射流泵的工作原理。

其次利用FLUENT计算软件对射流泵内的流场进行了数值模拟。

关键词：蒸汽射流泵，内部流场，数值模拟,研究1 引言射流泵作为液体或气体压缩技术的关键部件，是一种用来传递能量、质量的流体机械和混合反应设备，由于其本身没有运动部件，所以它结果简单、工作可靠、加工容易，且密封性好，便于综合利用。

而且射流泵本身对工作工质的要求不严格，常用于输送液体、气体和固体物。

射流泵正是凭着这些优越性，在电力、水利、冶金、交通、石油、化工、环境保护等国民经济各个部门都有广泛的应用。

但由于射流泵内部流动较为复杂，到目前还没有深入的研究。

因此，利用FLUENT软件对射流泵内的流场进行数值模拟具有十分重要的理论意义。

2 蒸汽射流泵工作原理通常用的蒸汽射流泵，主要由喷嘴、喉管、扩散管、喉管入口段、吸入室等部件组成，其结构如图1所示。

图1 蒸汽射流泵结构简图射流泵是利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备。

蒸汽射流泵的工作流体和被吸流体都是蒸汽。

其工作原理：具有一定压力的工作蒸汽沿压力管路引入喷嘴，在喷嘴出口处由于射流和空气的粘滞作用，把喷嘴附近的空气带走，使喷嘴附近形成真空，在外界大气压作用下，被抽送蒸汽被吸上来，并随同高速工作蒸汽一同进入喉管内，在喉管内两股蒸汽发生动量交换，工作蒸汽将一部分能量传递给被抽送蒸汽。

这样，工作蒸汽速度减慢，被抽送蒸汽速度加快，到达喉管末端时两股蒸汽速度渐趋一致，混合过程基本完成。

该蒸汽然后进入扩散管，在扩散管内流速逐渐降低、压力上升，最后从排出管排出。

3 蒸汽射流泵数值模拟3.1几何模型建立利用FLUENT软件中的前处理器Gambit软件生成蒸汽射流泵模型，最后生成计算网络。

液气射流泵性能研究与数值模拟

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响设备,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,在国民经济的开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:以单一变量法为根底, 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- &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比照, 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。

比照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。

射流泵湍流场的数值模拟与实验研究

维普资讯
第２Ｏ卷第２期２０年４月０６
高校
化
学
பைடு நூலகம்
工程
学报
Ｎｏ２、１Ｏ．，．０２Ａｐ．２０ｒ０６
ＪｕｎｌｆｈｍｉａＥｇｎｅｉｇｏｉｅｅＵｎｖｒｉｅｏｒａｏｅｃｎｉｅｒｆｎｓｉｅｓｉｓＣｌｎＣｈｔ
ｈｏｍｅｃｅｎｔｔｏｔｅ．ｈｒｆｒａｂｅｎｔｔｂｌｎｅｉｐｏｕｅｉｌｔｅｆｒｒｓｍｕｈｌｇｒａａｆｅｌＲｒＴｅｅｏｅｉＣｅｓｅａｅｔｒｕｅｃｓｒｄｃｄｍａｎｙｉｒａｈｔｈｈａｔｎｈｔｕｈｉｅｅｔｃｆｅｔｒａ．ｅｕｂａｃｆｕｂｌｎｎｒｌｂｉｇａｏｔｅａｄｔｎｎｒｓ＋ｅｎｔｎａｅｏｔｈｏｔＴｈｎａｎｅｏｔｒｕｅｔｅｇｗｉｒｂｕｄｉｏａｅｅｇｌｓＴｈｈｒｎｈｌｅｙｌｎｈｔｉｌｙｏｃｎｌｓｎｆｅｓｄｅｈｌｆｌｅｅｇｎｅｉｇｐａｔｅｏｃｕｉｓｔｙａｅｐｕｔｎｉｅｒｒｃｉ．ｏｏｔｕｈｒｏｔｈｎｃ
ｓｌｅｔｒｕｅｔｏｅｅｐｍｐａｄｃｒｓｏｄｇｅｐｒｎｓｒｐｒｒｄＴｅｒｓｌｈｗｉａｅｔｂｌｗｉｔｔｕ，ｏｒｐｎｉｘｅｉｔｗｅｅｅｆｍｅ．ｈｕｔｓｏｍｕｔｈｕｎｆｌｎｈｊｎｅｎｍｅｏｅｓ

关于喷射泵内部流动数值分析

的工作改善提出相关意见。关键词：喷射泵；流动数值；模拟分析；守恒方程
１喷射泵内部流动测试进展人们对于喷射泵内部流动的研究，最初是基于元总流和工程应用的观点，其设备的特性是通过试验将一、二次流的流量、压强等换算成相应的无因次参数而被人所了解的。后来学者们开始用毕托管与热线风速仪测定流速及其脉动值，采用Ｕ形管、微压计等设备来测量壁面压强、喷射泵内部等径直管段，对其进行试验研究并总结经验。但是毕托管存在着精确度小，干扰流场等缺点，测量得到的动态数值误差范围大，所以经过改良逐步发展成了使用激光多普勒测速（ＬＤＡ）技术，该技术是利用激光的多普勒效应而发展起来的一种新型的测速技术。罗卫民采用ｊｏｈｎｓｏｎ的方法对喷射泵内等径直管段即混合室水射流流场进行了一维ＬＤＡ测试，其可以消除了折射的影响，测算出了壁面压强沿轴向的分布睛况。但是由于未能采取实时信号处理系统，所以在当时也就只可测算出时均流场的分布情况。２基本方程和边界条件
３喷射泵ｌ生能模拟与试验验证
３．１试验验证
本试验是在理想气体假设的基础上，使用ｋ－ｅ双方程。喷射泵壁面害＋蠹ｌ ’ ｏ（１）上静压沿轴向分布的数值模拟结果与试验结果之间的误差很小，模拟结果与试验值存在较为明显的一致洼。在环境不同的压力下，喷射泵喷嘴出口附近速度分为三种情况：实际压景ｌｌ蠹ｌ＋ｐ｝ｌ力＜临界压力，压力的大小不影响混合室内的流动，喷射泵正常运作；当临界压力＜实际压力＜最大压力时，混合室内产生脱离涡，喷射泵会受到强烈影响，引射系数快速降低；当压力＞最大压力时，喷射泵产生返流，（Ｅ是总能；ｐ是气体密度；ｕ是速度；ｐ为压强；ａ是热导系数；Ｔ是热失去抽气能力。并且在高压环境下，蒸气会加速膨胀，它的温度也会快力学温度）速下降，最终会凝结。在气体理想状态的假设条件下，湿蒸气模型能够２．１．２ｋ－－ｅ双方程捕获到蒸气，使得自身的压力急剧上升。湿蒸气模型的数值模拟结果与２ｋ－ｅ双方程是在实际应用中使用较为广泛的，其对于薄剪切层和试验数据具有一致ｌ生，特别是能够较精准地提前测算到临界压力、最大边界层具有更好的捕获能力，基本假设如下：压力的物理值，极大程度上优化了喷射泵的结构，提高了喷射泵的性

泵站管道出口喷水原因分析及数值模拟

泵站管道出口喷水原因分析及数值模拟
在高扬程、多台机组并联运行的泵站中,输水管道系统在不进行输水时长期处于停机状态,管内聚集了大量的空气,形成截留气团。

当机组再次启动进行输水时,管内的空气不断被压缩,进而产生了巨大的压力,推动水流由出水管口喷水造成事故。

同时管道系统内部的压力骤然增大,极易导致管道局部爆裂,对于整个系统而言将会造成重大的隐患。

本文综述了气液两相流的基本理论以及研究现状,运用机理建模的方法,基于欧拉-欧拉多相流模型,将气液两相流看作是连续介质,在固定欧拉网格下采用VOF模型这一表面追踪方法,以计算流体动力学软件FLUENT6.3为平台,忽略流动过程中气、液两相之间的互相溶解,在二维条件下建立了红寺堡二泵站管道系统内气液两相流的数学模型,并给定了相应的初始条件和边界条件,创新性地将气液两相流理论应用于工程实例。

通过对管道系统内部的气液两相流动进行精细的数值模拟计算,分析其内部流场变化情况及压力分布,掌握管内气液两相流动的真实流态及其变化过程,找到了该泵站空管开机时出水管口发生喷水现象的主要原因;提出了在主机组开机前利用设置在泵房内的变频控制水泵机组向压力管道补充一定量的水来解决这一技术难题,从而为管道系统的设计与防护提供了理论依据。

通过对长距离有压输水管道系统内气液两相瞬态流动进行数值模拟计算结果进行分析发现：管道系统内部在充水过程中存在着泡状流、塞状流、分层流、波状流和弹状流这六种流动型式；管内液相体积分数经历了线性增长、无规律增长直至不再增长这三个不同时期；气液两相所造成的能量损失要大于单相流,出水管口发生喷水事故的根本原因在于复杂的气液两相流动所产生的巨大能量；合理地对并联管道进行设计、调控管内水的流量能够有效地避免此类事故的发生。

吸入室直径对液气射流泵流场特性影响的数值模拟

吸入室直径对液气射流泵流场特性影响的数值模拟王佼;王迎樑;张峰【摘要】为了全面分析液气射流泵内部结构对液气射流泵吸气性能的影响,以提高液气射流泵整体吸气性能.利用Fluent软件对不同吸入室直径下液气射流泵内部流场进行了三维数值模拟,获得了液气射流泵内部压力场和速度场分布以及轴心静压曲线,并拟合出压力比、流量比、效率与不同吸入室直径的关系曲线.对比分析表明,吸入室直径的大小会对液气射流泵内部压力、速度及吸气效率产生很大影响.射流泵其他结构一定时,吸入室直径大小存在最优值或者最优范围,使得液气射流泵的吸气性能最佳.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】4页(P43-46)【关键词】Fluent;液气射流泵;吸入室直径;效率【作者】王佼;王迎樑;张峰【作者单位】太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH138;TU992.2引言离心式水泵是城市污水处理中的核心设备，离心式水泵正常排水前必须预先给泵体内灌水。

加底阀的灌水方式因为无形中增加了离心式水泵的抽水阻力，所以人们越来越倾向于采用无底阀抽真空灌水的方式来给泵体内灌水。

液气射流泵因为其结构简单、运行费用低、无运动部件、维修少、耐脏抗污、安全节能等优点，成为给离心式水泵抽真空灌水最理想的辅助设备。

液气射流泵是利用液体的紊动卷吸作用来抽吸空气以获得真空环境的喷射装置。

如图1所示，其主要由射流管、吸入管、喷嘴、喉管、扩散管、吸入室等组成。

液气射流泵的研究和应用至今已经有100多年的历史，国内外学者通过大量的试验研究，同时发展形成一系列的湍流理论，但由于液气射流泵两相湍流的复杂性，仍然不能完全认知其内部流动机理，抽吸效率低一直得不到有效改善，制约其进一步的发展应用。

图1 液气射流泵结构及其流态研究表明，液气射流泵的结构参数对液气射流泵的吸气效率影响显著，要想获得较高效率，喉管与喷嘴面积比要保持在4.5～6.2倍[1]，喷嘴距大致在1～1.7倍喷嘴直径[2]，喉管长径比最优范围为4～7倍[3]，扩散管扩散角应取在5°～8°[4]。

液气射流泵内部流场的数值计算_向清江

2008年5月M a y 2008第29卷　第3期V o l .29　N o .3液气射流泵内部流场的数值计算向清江1,袁寿其1,何培杰2,李同卓3(1.江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;2.武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072;3.河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000)摘要:通过闪频仪观测,泵内部流动可分为分层流、液滴流和泡状流.为了简化模拟和计算,将计算区域分为部分喉管和扩散管两块.对液气射流泵喉管内部射流流动,建立抛物型流动方程组,采用控制容积法将方程组离散,并用T D M A 法求解;对扩散管内部泡状流,采用双流体模型建立液气两相流方程组,混合有限分析法离散,压力耦合半隐式方法(S I M P L E )求解.数值模拟获得液气射流泵内部流速分布.计算预测的射流碎裂位置与试验观测结果一致;壁面压力分布计算值与试验值吻合较好,趋势相近.计算结果能够较好地反映液气射流泵外部水力性能,为液气射流泵的优化设计与运行提供参考.关键词:液气射流泵;数值模拟;液气两相流;混合有限分析法;泡状流中图分类号:T B 752 文献标志码:A 文章编号:1671-7775(2008)03-0231-05N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f l i q u i dj e t g a s p u m pX I A N GQ i n g -j i a n g 1,Y U A NS h o u -q i 1,H EP e i -j i e 2,L I T o n g -z h u o3(1.F l u i dM a c h i n e r yE n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r ,J i a n g s uU n i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g ,J i a n g s u 212013,C h i n a ;2.S c h o o l o f P o w e r a n dM e -c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,Wu h a n U n i v e r s i t y ,Wu h a n ,H u b e i 430072,C h i n a ;3.S c h o o l o f P o w e r a n d M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,H e n a n P o l y -t e c h n i c U n i v e r s i t y ,J i a o z u o ,H e n a n 454000,C h i n a )A b s t r a c t :T h e c o m p l i c a t e d i n n e r f l o ws t a t e o f t h e l i q u i d j e t g a s p u m p i s n u m e r i c a l l y a n d e x p e r i m e n t a l l y s t u d i e d .T o s i m p l i f y t h e p r o b l e m ,t h e c o m p u t a t i o n a l d o m a i n w a s d i v i d e d i n t o t w o b l o c k s :t h e p u m p t h r o a t a n d t h e d i f f u s e r .J e t f l o w i n t h e t h r o a t w a s s i m u l a t e d b y p a r a b o l i c e q u a t i o n s w i t h t h e c o n t r o l v o l u m e m e t h -o d ,a n d t h e e q u a t i o n s w e r e s o l v e d b y t r i d i a g o n a l m a t r i x a l g o r i t h m .I n t h e d i f f u s e r ,w h e r e t h e f l o w s t a t e i s b u b b l y f l o w ,e q u a t i o n s w e r e e s t a b l i s h e d b y t h e t w o -f l u i d m o d e l ,t h e d i s c r e t i z a t i o n s c h e m e w a s t h e h y b r i d f i n i t e a n a l y s i s m e t h o d ,a n d t h e e q u a t i o n s w e r e s o l v e d b y S I M P L Ea l g o r i t h m .T h e v e l o c i t y d i s t r i b u t i o n a n d t h e p o s i t i o n w h e r e j e t b r e a k u p t a k e s p l a c e w e r e o b t a i n e d .T h e c a l c u l a t e d w a l l p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n s w e r e i n g o o d a g r e e m e n t w i t h t h e e x p e r i m e n t a l d a t a ,w h i c h s h o w s t h a t t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s c a n r e f l e c t t h e e x -t e r n a l h y d r a u l i c c h a r a c t e r i s t i c s f o r t h e l i q u i d j e t g a s p u m p .K e y w o r d s :l i q u i d j e t g a s p u m p ;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n ;l i q u i d -g a s t w o -p h a s e f l o w ;h y b r i d f i n i t e a n a l y s i s m e t h o d ;b u b b l y f l o w收稿日期:2007-04-24基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(B K 2007089);国家高技术研究发展计划863项目(2006A A 100211)作者简介:向清江(1974—),男,湖北宜都人,博士(x i a n g q j @163.c o m ),主要从事流体机械及喷射技术的研究.袁寿其(1963—),男,上海人,教授,博士生导师(s h o u q i y @u j s .e d u .c n ),主要从事流体机械及工程、排灌机械的研究. 液气射流泵是一种快速液气混合和反应装置,在石油、化工、电力及环保工程等领域中应用广泛.例如在火电厂汽轮机冷凝器中抽不凝气,污水处理厂中射流曝气装置,化工装置中自吸式喷射环流反232第29卷应器,制冷设备中喷射膨胀制冷循环装置等.其工作原理是利用高压水射流抽吸二次流体(气体),进行能量传递、动量传递和质量传递.具有体积小,结构简单,传质与吸收能力强等优点[1].液气射流泵内部流动复杂,通过闪频仪对有机玻璃液气射流泵内部流动观察,流动状态在射流方向按空间可分为:液气分层流;液滴及气体混合流;液气泡沫两相流.由于内部存在不同的液气两相流流型,且含气率较大,因此采用分块计算的方法来简化问题.分界面上的重要假设是从液滴分散的两相流直接转换为气泡分散的两相流,因此在分界面必须保持流动参数一致,例如节点各相速度、断面压力、含气率等.分块计算的算例可参考文献[2]采用G a l e r k i n方法模拟单相流射流泵内部流动.在对液气射流泵的研究中多是以一维两相流理论为主,研究集中在性能方程的推导,结构形式的改进,效率的提高.采用数值模拟的方法研究液气射流泵内部流动状态的文献很少,对于喉管内流动,可参考制冷装置中喷射器数值模拟,如M e n e g a y[3]建立双流体模型对液滴分散流动的数值模拟.江帆[4]研究射流曝气器时分别给出了射流流动数学模型,两相流数学模型.对于扩散管内流动,可参考鼓泡塔内液气两相流数值模拟计算.对于性质仍接近于单相流的稀疏气泡两相流,即小含气率情况下,在射流泵中的应用为射水抽液气两相流体,数值模拟可参考文献[5],喻健良[6]做了相关性能方程试验.大含气率情况下,处理两相湍流比较困难,文中计算时没有考虑分散相气相湍流,气相对液相湍流的影响仍采用S a t o建议的公式.扩散管中计算时采用的离散方法为混合有限分析法,其中相体积分数方程α另采用有限容积法迎风格式离散.压力修正方程中修正的是总容积连续方程,在校正液气两相体积分数时实现质量守恒.1　数学模型及方程离散求解1.1　喉管内数学模型对于具有明显主流方向的射流流动,忽略主流方向的扩散作用,采用抛物型方程模拟.由于涉及到水与气两种不同流体,采用两流体流动模型,对两相分别写出质量、动量、能量守恒方程,通过相界面相互作用将两方程组耦合.方程组建立时其他假设为:忽略重力影响,稳态紊流,无相变,采用控制体离散时认为控制体中分散相足够分散.柱坐标形式下二维守恒方程组形式如下:轴向质量守恒为x(αkρk r u k)+r(αkρk r v k)=0(1)轴向动量方程为x(αkρk r u2k)+r(αkρk r u k v k)=-αkd(r P)d x+rαk rμku kr+r F x(2)径向动量方程为r(αkρk r v2k)+x(αkρk r u k v k)=-rαkd Pd r+r2αk rμkv kr+xαk rμku kr-2μkαk v kr+r F r(3)其中u,v分别代表轴向和径向速度;r为径向方向;α为容积分数;ρ为密度;P为压强;μ为粘性系数;下标k代表液相或气相;F x与F r为轴向与径向相间作用力.相间阻力表达形式为F x=3ρcαd C D4d dV2-V1(u2-u1)(4)其中下标c代表连续相;下标d代表离散相;符号d 为分散相粒子平均粒径,这里采用S a u t e r平均粒径, C D为曳力系数,利用I s h i i[7]的结果为C D= 24(1+0.1R e0.75)R e,式中相间雷诺数为R e=d dρc V rμm;粘性系数μm=μc/αc;相间相对速度为V r= (u2-u1)2+(v2-v1)2.补充体积分数方程α1+α2=1,使方程组封闭.湍流模型选用普朗特混合长度模型,方程组离散前将其无因次化,采用喉管半径R0为特征长度,喷嘴出口断面平均流速u m为特征速度.1.2　扩散管内数学模型建立扩散管内气泡分散的液气两相流流动时所做的假设有:①泡状流,稳态紊流;②液气两相处于绝热,等温状态;③不考虑相间表面张力;④无相变;⑤不考虑气泡变形和气泡直径大小分布,认为尺寸均一,按平均值计算.对于液气射流泵,含气率较大,仍然采用泡状流的假设是可以的,因为经过剧烈液气混合后,气相被剪切成微小气泡,成乳化状态,通过试验照片也得到证实.数学模型为·(αkρk u k)=0(5)第3期　向清江等:液气射流泵内部流场的数值计算233　·(αk ρk u k u k )=- (αk p k )+·[αk (τk +τTk )]+αk ρk f +M k(6)式中αk 为容积分数;ρk 为密度;p k 为静压强;τk 为剪应力张量;τTk 为湍动力应力张量;f 为体积力;M k 为相间动量;一个上划线表示变量的密度加权平均,两个上划线表示变量相平均.采用雷诺时间平均以及B o u s s i n e s q 假设,对两流体模型下质量守恒与动量守恒方程中的脉动关联项进行模化,忽略三阶小量,认为气液两相每一相不可压缩,采用标准两相k -ε湍流模型,脉动量模化与简化后写成混合有限分析法标准形式为D 2x 2+C 2r2-2A Dx -2B C r-E +F =0(7)式中为求解变量,A～F 为混合有限分析法系数.由于计算区域为不规则区域,采用微分方法进行贴体坐标变换,变换后仍整理为混合有限分析法形式.2　初始条件与数值计算方法2.1　喉管内流动初始条件液气射流泵计算区域如图1所示.图1　液气射流泵计算区域示意图F i g .1　C o m p u t a t i o n a l r e g i o n s o f l i q u i d j e t g a s p u m p为简化计算,忽略前部收缩段的计算,即图中虚线部分,以喉管初端设为液气射流泵计算初始边界,相似于喷嘴在喉管初端喷射,此时喷嘴轴线速度及径向速度变化很小(实际水流经过薄壁孔口后流线有收缩和膨胀阶段),喉管入口端初始流速由水流量和孔口系数得出,初始相体积分数α由液相与气相初始体积流量给出.所假定的绝热壁面与轴对称线上,已知u w =v w =0, u r a i x=0,　v a i x=0(8)采用T D M A 迭代方式求解.其中下标w 代表绝热壁面;a i x 代表轴对称线.2.2　扩散管内初始条件入口条件:由前一块计算区域末端结果给出,因此速度参数以第一类边界条件为主,可编制成数据文件读入,或按断面速度分布拟合为公式给出,但要保证断面守恒性.对于含气率可以断面平均值给出;压力以网格左上角为参考点,设为零,实际已由前一计算块算出.k 与ε的初值如下,将固壁边界层的厚度取为半径的0.1倍,壁面速度值已知.k=C k U 2 ,　0≤r <0.9R 0C k U 2l g 1.0-(R 0-r )δ　,　0.9R 0≤r <R 0(9)ε=C 3/4μk3/2κδ ,　0≤r <0.9R 0C 3/4μk3/2κ(R 0-r )+1.0E-30　,　0.9R 0≤r <R 0(10)式中δ=0.1R 0;κ=0.41;经验系数C k 取0.1%～1.5%;C μ=0.09.出口:u kx=c o n s t (11)轴线上:r=0(12)方程的求解过程中,对于α方程,由两相共存的概念,体积分数方程实际值范围为0～1,对于超出范围采用加权平均将余量反馈到气相体积分数αg和液相体积分数αl中去.程序分为两部分,首先解决坐标变换问题,求出坐标变换常数,然后按照S I M P L E 算法解计算平面上的离散方程组.3　计算结果喉管直径30m m ,泵稳定工作时喷嘴流量(高压工作水)1.6L /s ,气相流量3.2L /s .液滴平均直径设为0.3m m ,获得的喉管内流速分布图、速度矢量图和计算壁面压力与试验点对比图分别如图2,3和4所示.抛物型方程无法求解回流问题,由于程序在遇到壁面剪切力趋近零时中断,需要对发生回流作出判断.单相流有限空间射流控制参数C t 可以判断回流出现及反映回流长度和回流强度[8],同样也可用H i l l 数来反映,H i l l 数越小越容易发生回流,但在具体的临界数值上还没有相关试验结论,因此程序的计算是在初始参数基础上调试边界层系数.234　第29卷图2　喉管速度等值图F i g .2　C o n t o u r s o f v e l o c i t y i nt h r o at图3　喉管液相速度矢量图(x 方向缩小0.15)F i g .3　L i q u i d v e l o c i t y v e c t o r s i nt h r o a t(0.15s c a l e i nx d i r e c t i o n)图4　计算壁面压力与试验点F i g .4　C o m p a r i s o n o f c o m p u t a t i o n a l w a l l p r e s s u r ep r o f i l e s w i t he x p e r i m e n t a l d a t a由图2a 液相速度分布和图3速度矢量可以看出,轴心速度下降的很少,原因在于分散的液滴在气相中所受阻力较小.从速度图中可以看出,计算出的径向速度比轴向速度小几个数量级.从图2c ,2d 径向速度分布看,在某一断面上有突变情况出现,这是由于程序中采用了速度边界层的假设,认为射流边界层与壁面速度边界层相交的地方是射流碎裂的地方.通过试验观测,计算的碎裂发生时长度值与实际值接近,而通过压力图4更直观反映出压力突升的地方就是碎裂发生的地方,程序计算的壁面压力与试验值接近.压力突升在文献中定义为m i x i n gs h o c k ,详细叙述可参考文献[1],关于计算区域1出口断面的速度分布,含气率分布等可参考文献[9],为下一计算区域提供初始条件.计算中液滴直径采用了估计值,在程序中改变粒径大小,改变了两相相互作用力,速度分布变化不明显,压力随粒径减小而增大,存在一定的液滴直径范围使程序运行通过.对于扩散管中的计算,经过约1.2×104步迭代后,两相混合物连续方程精度达到10-7收敛,获得的两相流速度分布图和流场含气率分布图分别如图5,6所示.图5　扩散管速度分布图F i g .5　V e l o c i t y d i s t r i b u t i o ni nd i f f u s er图6　扩散管流场含气率分布F i g .6　V o i d f r a c t i o nd i s t r i b u t i o ni nd i f f u s e r上面速度分布图中速度仍是以液气射流泵喷嘴处的速度为参考,从液相速度等值分布图4a 看出,液相速度在扩散管内减速,在壁面以及出口地方并没有回流发生.液气两相的径向速度在扩散管初端显示的值比较大,这是由于受固壁扩散角转折边界的影响.图4b 气相轴向速度分布看出气相速度减速很快,速度值变的较小,说明气相速度在扩散管中有滞留的趋势,从含气率分布图6看出,气相大致是均匀分布的,全场含气率变化不大,仅在出口处有增大的趋势.图7为液气射流泵扩散管内液相速度矢量图.第3期　向清江等:液气射流泵内部流场的数值计算235　图7　扩散管液相速度矢量图F i g.7　L i q u i d v e l o c i t y v e c t o r s i nd i f f u s e r4　结　论分块计算的简化方法用于模拟液气射流泵内部存在明显不同流动状态的流动,分别建立数学模型进行数值模拟.对液气射流泵内部流场数值计算的文献极少,还没有关于内部流动状态与外部特性参数相关联的文献,文中没有讨论各尺寸变化对流态的影响,这需要对液气射流泵两块计算区域分别调试程序计算,这是有待进一步完善的内容.通过求解抛物型数学模型,获得喉管内液气两相流动状况,由速度边界层假设获得水射流碎裂位置,但实际引起水射流碎裂的原因是多样的,采用文中的方法获得了与试验一致的碎裂位置,以及和试验相近的壁面压力分布,说明速度边界层假设以及文中的计算结果能反映液气射流泵外部水力性能.通过计算获得扩散管内部液气两相流动分布,在大含气率情况下,气相流动状态对液气射流泵外特性有很大影响,需要通过试验对气相流动参数进行验证,从而改进气相对液相湍流影响的数学模型.参考文献(R e f e r e n c e s)[1]　向清江,何培杰,陆宏圻.射水抽气器最大吸气流量[J].农业机械学报,2006,37(3):145-148.X I A N GQ i n g-j i a n g,H EP e i-j i e,L UH o n g-q i.M a x i m a lf l o wr a t eo fg a ss u c t i o n b yw a t e rj e t a i re j e c t o r[J].T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s eS o c i e t yf o r A g r i c u l t u r a l M a-c h i n e r y,2006,37(3):145-148.(i n C h i n e s e)[2]　郭新贵,倪福生,胡沛成,等.基于G a l e r k i n有限元方法的射流泵流场数值模拟[J].上海交通大学学报,2001,35(1):149-152.G U O X i n-g u i,N IF u-s h e n g,H u P e i-c h e n g,e ta l.G a l e r k i nF E M-b a s e dn u m e r i c a l s i m u l a t i o no f f l o w f i e l di n j e t p u m p[J].J o u r n a l o f S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i-t y,2001,35(1):149-152.(i n C h i n e s e)[3]　M e n e g a yP e t e r.AC o m p u t a t i o n a l M o d e l f o r T w o-P h a s eE j e c t o rF l o w[D].V i r g i n i a:V i r g i n i a P o l y t e c h n i c I n s t i-t u t e a n d S t a t e U n i v e r s i t y,1997.[4]　江　帆,陈维平,李元元,等.基于射流与两相流的射流曝气器研究[J].流体机械,2005,33(6):18-21.J I A N G F a n,C H E N We i-p i n g,L IY u a n-y u a n,e t a l.S t u d y o f j e t a e r a t o r b a s e d o n j e t f l o wa n d t w o-p h a s e f l o w[J].F l u i dM a c h i n e r y,2005,33(6):18-21.(i nC h i n e s e)[5]　廖定佳.液气二相湍射流和射流泵的数值模拟及实验研究[D].武汉:武汉水利电力大学,1997. [6]　喻健良,郭雪华,胡晓石.液-液气射流泵的试验研究[J].化学工业与工程,2001,18(2):103-108.Y U J i a n-l i a n g,G U O X u e-h u a,H U X i a o-s h i.E x p e r i-m e n t a l r e s e a r c ho f l i q u i d-l i q u i d＆g a sj e t p u m p[J].C h e m i c a l I n d u s t r ya n dE n g i n e e r i n g,2001,18(2):103-108.(i nC h i n e s e)[7]　I s h i i M,M i s h i m a K.T w o-f l u i d m o d e l a n dh y d r o d y n a m i cc o n s t i t u t i v e r e l a t i o n s[J].N u c l e a r E n g i n e e r i n ga n dD e-s i g n,1984,8:107-126.[8]　龙新平,刘景植,陆宏圻,等.射流泵外特性与其内部流场关系的研究[J].水动力学研究与进展,1996,11(5):554-560.L O N GX i n-p i n g,L I UJ i n-z h i,L UH o n g-q i,e t a l.S t u d yo nr e l a t i o nb e t w e e n p e r f o r m a n c e o f j e t p u m p a n di t s f l o wf i e l d[J].J o u r n a l o f H y d r o d y n a m i c s,1996,11(5):554-560.(i n C h i n e s e)[9]　向清江.液气射流泵的气体吸收实验及内部流动数值模拟[D].武汉:武汉大学动力与机械学院,2006.(责任编辑　宋　旭)。

气液并流垂直液膜流动的数值模拟_许松林

张力和壁面黏附作用产生的源项．
1) 气-液界面剪切力和表面张力
为了简化模型，多数研究者专注于具有光滑相界
面的稳定的液膜流动，并忽略气相剪切力的影响，本
文的模型同时考虑了气相剪切力和表面张力的影响
以及液膜界面的分子黏度，液膜表面的切向和法向力
平衡方程为
2014 年 12 月
许松林等：气液并流垂直液膜流动的数值模拟
·1041·
⎧⎪eijnjti = 0 ⎨⎪⎩− p + 2μeijnjti
=
σ( 1 R1
+

1 R2
)
(5)
式中：eij 为应变率张量；nj 为自由界面的单位法向量；
ti 为自由界面的单位切向量；p 为压力；μ 为流体黏度；R1 和 R 2 为界面的半径曲率；σ 为表面张力. 曲率项由 Fluent 根据每个单元格的体积分布梯度计算．
究[1-5]表明，液膜中的动量、热量和质量传递受液膜的特性影响很大，尤其是气-液界面的波动，液膜表面小振幅的波有利于液膜的传热和传质．虽然经历了近半个世纪的研究，尚未获得可普遍接受的关于界面波在气-液及液-固边界对液膜中动量、热量和质量传递影响的机理．但是波动液膜的传热和传质受到波动
收稿日期：2013-12-15；修回日期：2014-01-16. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(20976118，21176170). 作者简介：许松林（1966— ），男，博士，副研究员. 通讯作者：许松林，slxu@. 网络出版时间：2014-03-24. 网络出版地址：/kcms/doi/10.11784/tdxbz201312038.html.
竖直管内降液膜流动在工业过程设备中经常遇到，如制冷设备、降膜蒸发器、塔顶冷凝器和湿壁吸收器等，其中往往同时发生传热和传质现象．在工业使用范围内竖直管内的降液膜形成时，并流或逆流的气相会对液膜的表面产生剪切力，导致液膜表面形成振幅不一的波．近年来的大量理论和实验测试研

射流泵内置翼片参数混合效果及流场数值模拟

射流泵内置翼片参数混合效果及流场数值模拟
李同卓;杨志朋
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2022()7
【摘要】为增强射流泵两相及多相流体混合程度,提出在射流泵内部喉管中内置固定形状翼片,并通过数值模拟,采取正交试验法,探究不同流量比下翼片大小、翼片排数、翼片间距及首翼片距喉管入口距离对射流泵混合效果、效率及内部流场的影响。

结果表明:内置翼片整体可提升射流泵混合程度,最高可将出口处不均匀系数由
0.2534降低至0.0743;流量比的变化易导致翼片参数各水平对混合效果影响趋势
发生变化;混合效果与效率并非不可兼得,存在部分模型在不降低效率的同时提高两
相流体的混合程度;基于分析结果预测其各参数最优搭配方案。

对射流泵内部流场
分析及结构优化,提高混合效果具有一定的参考价值。

【总页数】6页(P140-145)
【作者】李同卓;杨志朋
【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH38
【相关文献】
1.内置翼片管式静态混合器混合效果的大涡模拟
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流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析5.基于数值模拟的内置翼片静态混合器研究与优化
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射流搅拌流场的数值模拟分析

射流搅拌流场的数值模拟分析孟凡力;王卫强;王国付;黄雪驰【期刊名称】《北京石油化工学院学报》【年(卷),期】2016(024)002【摘要】喷射搅拌器广泛应用于油品储罐内的调和，喷嘴入射角度和入射速度对搅拌效果有很大影响。

应用计算流体软件并根据标准k ε湍流模型与 SIMPLE算法，采用单因素敏感分析法分别对喷嘴的喷射角度、喷嘴直径及入射速度的射流流场速度分布进行数值模拟分析。

结果表明：喷射距离随直径的增加而加大，随速度的增加而增大，在15~60°的角度范围内，随入射角度的增加先增大后减少；储罐内的速度流场分布随直径的增加先减少后增加，随速度的增加而增加，随入射角度的增加先增加后减少；射流产生的回流范围随直径的增加先减少后增大，随入射速度的增大而增大，随入射角度的增加先增大后减小。

因此，相比于喷嘴直径，入射速度和入射角度对储罐内的搅拌效果和搅拌范围有更大的影响。

【总页数】7页(P50-56)【作者】孟凡力;王卫强;王国付;黄雪驰【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;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】TP6【相关文献】1.不同激励频率的脉冲微射流对圆射流流场扩散掺混的数值模拟和影响分析 [J], 罗静;曾国辉;李丙乾;李健2.全方位旋转射流搅拌器流场数值模拟分析 [J], 王美茹;张铱鈖;蔡业彬3.喷射式浮选机射流搅拌装置流场分析及结构优化 [J], 周伟;朱金波;闵凡飞;冯岸岸;张勇4.基于数值模拟的高压磨料射流喷嘴流场分析及结构优化 [J], 郭子豪; 傅连东5.新型射流振荡减摩阻工具设计及内部流场特性数值模拟分析与实验验证 [J], 田家林; 何虹志; 杨琳; 杨应林; 宫学成; 胡志超; 李居瑞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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摘
要
ｂｅｓｔ．
引入湍流模型以封闭求解。
本文主要应用ＶＯＦ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ｉｄ－ｇａｓｊｅｔｐｕｍｐ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
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４５４０００ＴｈｅＦｌｏｗＦｉｅｌｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｈｅｐａｒａｌｌｅｌｔｙｐｅｌｉｑｕｉｄ－ｇａｓｊｅｔｐｕｍｐ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐａｒａｌｌｅｌｌｉｑｕｉｄ－
ｇａｓｊｅｔｐｕｍｐｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｒｏａｔｍｏｕｔｈｄｉｓｔａｎｃｅ
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：１Ｏｍｍ喉嘴距的效果较好，１１Ｏｍｍ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
中图分类号：ＴＫ７２文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｌｉｑｕｉｄ－ｇａｓｊｅｔ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１３．１２．０９７
基金项目：河南理工大学博士后基金（Ｂ２０１０－３３）；河南省科技厅重点攻关项目（１０２１０２３１０３６２）
ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｍａｉｎｌｙｂｙＶＯＦｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ
１两相流控制方程与湍流模型
１．１两相流控制方程用ＶＯＦ方法对湍流进行模拟时，考虑到液气射流泵中只有液气两相，利用不可压缩流体物性方程和连续方程可以得到各相体积组分的输运方程。１．２湍流模型湍流数值模拟采用雷诺时均方程法，
ＬＩＴｏｎｇｚｈｕｏＪｉａｎｇＮａｎＬｉａｏＸｉａｎｇ
ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００，Ｃｈｉｎａ
２．２．２出口边界
ｔｈａｔ：ｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｒａｌｌｅｌｔｙｐｅｌｉｑｕｉｄ－ｇａｓｊｅｔｐｕｍｐｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｌｉｑｕｉｄ－ｇａｓｊｅｔｐｕｍｐｏｆｇｅｎｅｒａｌ
ｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｋ一￡．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ
并联式液气射流泵工作流体水的进口和被吸流体空气的进口都设定为速度入口，取试验实测计算得到的流速，速度在进口截面上均匀分布。进口截面上的湍动能ｋ和湍动能耗散率ｅ的计算如文献［４］所述。
ｔｈｒｏａｔｄｉｓｔａｎｃｅ；ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｏａｒｄｌｅｎｇｔｈ
ｎｏｚｚｌｅ一２建立模型与边界条件
２．１建立计算区域并联式液气射流泵结构如图１所示。计算区域如图２所示，模拟的并联式液气射流泵为不带扩散室形式，让流体在喉管内部完
ｐｕｍｐｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｎｕｍｅｒｉｃａｌ
到目前为止，对普通结构的射流泵的研究比较成熟，而对特殊结构的射流泵的研究则比较少见。为了增加被吸流体的流量发明设计了一种新型的并联式液气射流泵ｊ。本文通过采用ＶＯＦ方法，结合ｋ一￡湍流模型，对相同工况下并联式液气射流泵和普通结构的液气射流泵内部流动进行数值模拟，并讨论各尺寸对其性能的影响。