宽范围面积比下液气射流泵性能试验
射流泵喷嘴收缩角的取值
射流泵喷嘴收缩角的取值吕忠斌;王洋;刘洁琼;曹璞钰;李贵东【摘要】为了研究喷嘴收缩角对射流泵性能的影响,采用数值计算和试验研究相结合的方法,对浙江某公司生产的XDPm255A型射流泵进行了研究.根据Fluent的数值模拟结果,在射流泵不同面积比下,分析不同的喷嘴收缩角对射流泵内部流场以及外特性的影响.通过数据拟合,进一步得到面积比在2.01 ～5.06时射流泵喷嘴收缩角在高效区取值的拟合趋势线,并对其进行试验验证.结果表明:当射流泵的面积比一定时,对应不同的喷嘴收缩角均存在1个最优流量比,其可使射流泵的效率达到最高;当面积比增大时,最优流量比也随之增大;射流泵高效区喷嘴收缩角取值拟合趋势线是可靠的.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】7页(P281-287)【关键词】射流泵;喷嘴收缩角;数值计算;面积比;流量比【作者】吕忠斌;王洋;刘洁琼;曹璞钰;李贵东【作者单位】江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH311射流泵是利用射流紊动扩散作用来传递质量和能量的一种流体机械［1］.其本身没有运动部件，具有密封性好、工作可靠和安装维护方便等优点.因此，射流泵被广泛应用于电力、冶金、水利、化工、环境保护以及航空航天等领域［2-5］.但是，由于内部漩涡、流动摩擦以及液流扩散带来的损失，射流泵的效率普遍偏低［6-7］.尽管国内外学者已经就射流泵的喷嘴直径、喉管直径、喉管长度和喉嘴距等方面对射流泵性能的影响进行了大量研究［8-11］，目前工程上喷嘴收缩角取值范围较大，往往缺乏一定的确定性，对射流泵性能的影响较大，于是喷嘴收缩角的研究价值凸显.笔者采用数值计算和试验研究相结合的方法，就XDPm255A型射流泵喷嘴收缩角对射流泵性能的影响进行研究.根据数值计算结果，在不同面积比时，分析不同喷嘴收缩角下射流泵的内部流动特性以及外特性.通过数据拟合，试图得到一定面积比范围内喷嘴收缩角取优的拟合趋势线.再通过试验研究，验证拟合趋势线的可靠性并应用于工程实践.1 研究对象1.1 射流泵量纲一参数通常在描述射流泵的性能、基本性能方程及相似定律时，均采用量纲一参数.射流泵的主要量纲一参数如下:1)研究时的设定参数面积比为式中:F2为喉管断面面积，m2;F1为喷嘴出口断面面积，m2.2)数值计算或试验时的设定值流量比为式中:Qs为被抽送流体流量，m3·h-1;Q1为工作流体流量，m3·h-1.3)数值计算或试验所得值扬程比为式中:H2为射流泵出口扬程，m;Hs为被抽送流体扬程，m;H1为工作流体扬程，m.4)数值计算或试验研究的目标值效率为式中:ρ为密度;g为重力加速度.1.2 射流泵基本参数及建模XDPm255A型射流泵整机的性能参数:泵最大流量Qmax=4.5 m3·h-1;泵最高扬程Hmax=60 m;喷嘴处最高扬程Hsmax=25 m;泵功率P=6.5 kW.其射流部分的主要设计参数:喷嘴收缩角α=33.2°;喷嘴出口直径d0=6 mm;喉管入口段收缩角β=49.5°;喉管直径d3=8.7 mm;喉嘴距Lc=12.5 mm;喉管长度Lh=45 mm;喷嘴出口圆柱段长度l=3 mm;出口扩散角θ=5.8°.采用Pro/E软件构建射流泵计算区域的3维水体模型如图1所示.图1 计算区域3维模型图1.3 网格划分计算模型采用Fluent前处理软件GAMBIT进行网格划分，划分时采用适应性较强的四面体非结构网格［12］.为了确定最佳网格数，选取网格数为65万到200万的6组模型进行数值计算.对数值计算结果进行比较后发现，在网格数达到150万后，效率波动稳定在0.5%以内.因此，综合考虑计算机性能，最终选取计算模型的最佳网格数为150万.1.4 边界条件等相关软件设置采用RNG k-ε模型［13］对该射流泵进行数值模拟计算.进口边界条件中高压水进口和低压水进口(如图1所示)均采用速度进口;出口边界条件采用自由出流;壁面边界条件为在固壁处采用无滑移边界条件，近壁区采用标准壁面函数修正湍流模型. 压力和速度的耦合方式采用SIMPLE算法.在四面体网格中，采用2阶中心差分格式离散控制方程组的源项和扩散项，并用2阶迎风格式离散控制方程组的对流项.松弛因子先保持默认值，然后根据计算情况做适当的调整.计算收敛精度为10-4. 收敛判据:所有残差均小于10-4;出口压力值稳定，不再随着迭代次数的增加而变化.1.5 性能曲线将模拟和试验值根据式(2)-(4)进行计算，得出的射流泵外特性模拟结果和试验结果进行对比分析，绘出的性能对比曲线如图2所示.图2 原泵性能曲线对比图图2中，数值模拟计算得到的扬程比和效率值均与试验结果较为接近.经进一步计算，模拟所得扬程比平均相对误差约为1.78%，效率平均相对误差约为2.39%，则模拟计算精度较高，对该射流泵的数值模拟计算是可靠的.2 数值计算与分析在实际工程应用中，XDPm型射流泵常用的面积比为2.01～5.06.而锥直形喷嘴［14］在30倍大气压下时，多采用15.0°～45.0°的喷嘴收缩角.结合XDPm255A型射流泵的结构要求与实际工艺水平，并考虑收缩角过小引起的流速太快可能带来其他不利影响，工程上XDPm255A型射流泵常用的喷嘴收缩角为25.0°～35.0°.选取面积比为 2.01，3.01，3.48，4.01 和 5.06的射流泵进行研究，在每个面积比下对喷嘴收缩角分别为25.0°，27.5°，30.0°，32.5°和35.0°这5 种不同结构形式的模型进行各工况下的数值模拟计算.文中着重对面积比为2.01，3.48和5.06的射流泵进行分析.2.1 面积比为2.01时的数值计算结果分析当面积比为2.01时，对5种不同喷嘴收缩角下的射流泵进行定常数值计算.再选取喷嘴收缩角为25°，30°和35°时的射流泵进行着重分析.在 R=2.01时，相应的模拟效率曲线如图3所示.图3 流量比与效率关系曲线(R=2.01)从图3可以看出:在不同流量比下，喷嘴收缩角为25.0°时射流泵的效率值最高，喷嘴收缩角为35.0°时，射流泵的效率值最低;在不同喷嘴收缩角下，射流泵的效率曲线分布趋势基本一致;每个喷嘴收缩角都存在一个最高效率点和其对应的最优流量比.选取流量比为0.49时射流泵的数值计算结果进行分析.静压分布如图4所示.图4 静压分布图从图4可以看出:对于面积比一定的射流泵，当喷嘴收缩角为25.0°时，喷嘴出口的压力较小;随着射流泵喷嘴收缩角的增大，喷嘴出口处压力逐渐增大;且当喷嘴收缩角为30.0°和35.0°时，2种结构下射流泵的静压分布情况基本一致.速度分布如图5所示.图5 速度分布图从图5可以看出:对于面积比一定的射流泵，当喷嘴收缩角较小时，流场中速度较快且衰减较慢;随着喷嘴收缩角的增大，喷嘴出口速度减小，流体的压力恢复较快.面积比为2.01时不同喷嘴收缩角下的射流泵效率尽量取最高值后的效率-喷嘴收缩角连线(简称取高效率连线)如图6所示.图6 取高效率连线(R=2.01)结合图3，从图6可以看出:随着喷嘴收缩角的增大，射流泵的整体效率逐渐降低.参照文献［15］以最高效率下降3%来确定射流泵的高效区，由图6可知:面积比为2.01时，射流泵高效区的效率为26.97%～27.8%，相应的较优喷嘴收缩角取值范围为25.0°～34.8°，即为喷嘴收缩角的取优范围.因此，可以得出:面积比为2.01时，射流泵在高效区可取的喷嘴收缩角最大值为34.8°.2.2 面积比为3.48时的数值计算结果分析当面积比为3.48时，数值模拟计算及分析方法与2.01时相同，相应的效率曲线如图7所示.图7 流量比与效率曲线(R=3.48)从图7可以看出:不同喷嘴收缩角下，射流泵的效率曲线分布趋势基本一致;在流量比为0.7时，喷嘴收缩角为30.0°和35.0°的射流泵的效率值几乎相等.在R=3.48时取高效率连线如图8所示.参照面积比为2.01时射流泵喷嘴收缩角取优的方法，从图8可以看出:面积比为3.48时，射流泵在高效区可取的喷嘴收缩角最大值为31.4°，最小值不变.图8 取高效率连线(R=3.48)2.3 面积比为5.06时的数值计算结果分析当面积比为5.06时，数值模拟计算及分析方法亦相同，相应效率曲线如图9所示. 图9 流量比与效率关系曲线(R=5.06)从图9可以看出:喷嘴收缩角为25.0°和35.0°时，射流泵的效率曲线分布趋势基本一致;喷嘴收缩角为30.0°时，效率曲线分布不规律，且此时当流量比为1.96时，射流泵的效率最低.同样参照面积比为2.01时射流泵喷嘴收缩角取优的方法，从图10可以得出:面积比为5.06时，射流泵在高效区可取的喷嘴收缩角最大值为26.9°.图10 取高效率连线(R=5.06)从图3，7，9中可以得出:当射流泵的面积比一定时，对应不同的喷嘴收缩角均存在一个最优流量比，使射流泵的效率达到最高;而当面积比增大时，射流泵的最优流量比也随之增大.这一点对于提高射流泵的效率具有重要的理论与实际意义.2.4 面积比为3.01和4.01时的喷嘴收缩角取优面积比为3.01和4.01时不同喷嘴收缩角下射流泵取高效率的连线分别如图11，12所示.参照面积比为2.01时射流泵喷嘴收缩角取优的方法，可以得出:面积比为3.01时，射流泵在高效区可取的喷嘴收缩角最大值为33.6°;面积比为4.01时，其最大值为29.1°.图11 取高效率连线(R=3.01)图12 取高效率连线(R=4.01)2.5 拟合曲线综合以上分析可知:5种面积比结构形式下的射流泵，均存在使其一直处于高效区的喷嘴收缩角.当面积比为2.01，3.01，3.48，4.01 和5.06 时，对应喷嘴收缩角取优范围的最大值分别为34.8°，33.6°，31.4°，29.1°和26.9°，最小值为25.0°不变.使用Excel软件拟合5种面积比结构形式下射流泵喷嘴收缩角取优的上下限值如图13所示，可以得到面积比在2.01～5.06的范围内时，图13中阴影部分的射流泵较优喷嘴收缩角的取值范围，而范围上限曲线即为射流泵在不同面积比下高效区喷嘴收缩角最大可取值的拟合趋势线.图13 数值计算结果拟合曲线从图13可以看出:随着面积比增大，喷嘴收缩角在高效区的取值范围呈逐渐缩小的趋势，这对于实际工程应用具有一定参考价值.同时，高效区喷嘴收缩角最大取值随着面积比而循着拟合趋势线变化，这种规律对于工程应用中需要尽量取大喷嘴收缩角的情况具有较大指导意义.3 试验验证3.1 试验装置选取面积比为3.48，喷嘴收缩角分别为25.0°，27.5°，30.0°，32.5°和35.0°的射流泵进行试验研究，射流泵试验装置简图如图14所示.图14 射流泵试验装置简图当试验装置稳定运行时，控制调节阀，依次测量流量比为0.70，0.92，1.12和1.36时每个射流泵的外特性.3.2 试验结果及分析对不同喷嘴收缩角的射流泵进行试验，选取喷嘴收缩角为25.0°，30.0°和35.0°时的试验进行着重说明.相应的射流泵效率试验值与模拟值对比曲线如图15所示.图15 流量比与效率对比曲线将试验所得效率曲线与模拟值的效率曲线进行比较分析，发现相应流量比下射流泵的效率值偏差在3%以内.再次证明，数值计算较为真实地反映了射流泵的流动特性. 图16为面积比等于3.48时不同喷嘴收缩角下射流泵试验所得的取高效率连线与模拟所得的对比图，可以发现两条曲线的趋势基本一致.用与前文数值计算结果分析时相同方法可求得，射流泵在高效区可取喷嘴收缩角的试验最大值为32.1°，而由数值计算结果求得的最大值为31.4°，二者十分接近，从而间接验证了前文所得拟合趋势线的可靠性.图16 试验所得的取高效率连线与模拟值对比图4 结论1)根据数值计算结果，在不同面积比下，分析不同的喷嘴收缩角对射流泵效率的影响.研究表明:面积比一定时，对应不同的喷嘴收缩角均存在最优的流量比使效率最高;随着面积比的增大，射流泵的最优流量比也逐渐增大.2)通过数据拟合，得到面积比在2.01～5.06时，射流泵喷嘴收缩角的取优范围及高效区收缩角最大取值的拟合趋势线.由拟合趋势线可以看出:随着面积比的增大，射流泵高效区的喷嘴收缩角最大可取值循着趋势线变化.这对射流泵的设计和工程应用意义重大.3)对面积比一定的射流泵进行试验分析，验证了拟合趋势线的准确性.4)本研究成果已应用于XDPm系列产品中，为射流泵的进一步研究和实际工程应用中喷嘴收缩角的合理取值提供了指导.参考文献(References)【相关文献】［1］曾庆龙，龙新平，肖龙洲，等.环形射流泵结构优化设计［J］.排灌机械工程学报，2014，32(2):98-102.Zeng Qinglong，Long Xinping，Xiao Longzhou，et al.Structure optimization of annular jet pumps［J］.Journal of Drainage and Irrigation MachineryEngineering，2014，32(2):98-102.(in Chinese)［2］Wu Xiongjun，Jin-Keun C，Sowmitra S，et al.Experimental and numerical investigation of bubble augmented waterjet propulsion ［J］.Journal of Hydrodynamics，2012，24(5):635-647.［3］Zhang Fenghua，Liu Haifeng，Xu Junchao，et al.Experimental investigation on 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three-dimension numerical simulation［J］.Journal of Drainageand Irrigation MachineryEngineering，2012，30(6):655-659.(in Chinese)［13］Ruangtrakoon N，Thongtip T，Aphornratana S，et al.CFD simulation on the effect of primary nozzle geometries for a steam ejector in refrigeration cycle［J］.International Journal of Thermal Sciences，2013，63:133-145.［14］许瑞，杜长龙，曾锐，等.不同收缩角喷嘴的射流仿真研究［J］.矿山机械，2011，39(2):36-39.Xu Rui，Du Changlong，Zeng Rui，et al.Study on jet simulation of nozzles with different contraction angles［J］.Mining ＆ Processing Equipment，2011，39(2):36-39.(in Chinese) ［15］袁丹青.多喷嘴射流泵流场的数值模拟及试验研究［D］.镇江:江苏大学能源与动力工程学院，2009.。
脉冲液体射流泵压力特性的试验研究
Ｇ ｈ ａ —ｈ ｎ ，Ｚ ＡＯ Ｃ ｕ ｎ ｃ ａ ｇ ＨＡＮ Ｊｎｈ ａ Ｉ ｎ ｙ ｎ ，ＧＡＯ Ｚ ｉｋ ｉ Ｇ ｉ— ｕ ，Ｌ Ｕ Ｘｉ— ａ ｇ ｈ－ ａ （ ｏ ｈＣ ｉａＩｓ ｔ ｅｏ ｔ ｏｓｒａｃ ｎ ｙｒｅ ｃｒ ｏ ｅ ， ｈｎｚｏ ５ ０ ，Ｃ ｉａ Ｎ ａ ｈｎ ｔｕ ｆ ｅ Ｃ ｎｅｖｎ ｙａｄＨ ｄｏｌ ｔｃＰ ｗ ｒ Ｚ ｅｇｈｕ４ ０ １ ｎ ｉ ｔ Ｗａ ｒ ｅｉ １ ｈｎ ）
的射 流泵 装 置上 ， 采 用 脉 冲射 流 提 高 射 流 泵 的 对
程等实际工程得到 了应用 ， 取得 了显著的经济效 益 和社会 效益 ¨ 。 由于脉冲液体射流泵与恒定液体射流泵 的内 部 流场 分布规 律 不 同 ， 因此 不 能 将 恒 定 液 体 射 流 泵 研究 成果 用 于脉 冲液 体射 流 泵 － 。关 于 恒定 ８ ］ 液体 射 流 泵 的 压 力 特 性 已进 行 了 深 入 的 研 究 ，Ｊ而对脉 冲液 体射 流泵压 力特 性 的研 究 ， 】“ ， ０ 文
射 流泵 是 利用 高压 射 流 的紊 动 扩散 作用来 卷
吸低压流体 的流体机械和混合反应设备。当两股 不 同压力的流体在射流泵内混合时产生较大的能 量损失 ， 因此其传能传质 的效率较低。提高射流 泵 的传 能传 质效 率 ， 直 是 国 内外 学 者 所 关 注 的 一 课题 。２ ０世 纪 ７ ０年 代 以来 ， 内 外 学 者 在 相 同 国
用 时 间继 电器来 控 制 阻断 器 的开 启 和 关 闭 时 间 ，
２
形 成不 同频 率 的脉 冲射 流 ； 冲射 流 的脉 冲 周 期 脉 Ｔ＝ ｔ和 ｔ分 别 表示 阻 断 器 开 启 时 间 和关 ｔ＋ｔ， ，， ， 闭 时 间 ，； Ｓ以上 ３种 面积 比的液体 射 流泵 尺 寸 ， 仅 改 变喷 嘴尺 寸 ， 它尺 寸 不改 变 。 其
长梁山水电站液气射流泵的设计与试验
２０ ０ ６年 ４月
长 梁 山水 电站 液 气 射 流 泵 的设 计 与试 验
朱 建 和 ， 小 彦 焦
（ 北省 水利水电第二勘测设计研 究院 ， 北 石家庄 ００２） 河 河 ５ ０ １
摘 要 ： 气 射 流 泵 是 虹 吸 式进 水 口水 电站 虹 吸 真 空 控 制 系 统 中的 关 键 设 备 。其 性 能 的优 越 直 接 关 系 到 虹 吸 式进 液 水 口的 成 功 ｇ 水 和 水 电站 的运 行 品 质 长 梁 山水 电 站 设 计 的液 气 射 流 泵 达 到 了抽 真 空 时 间 短 、 音 低 、 动 小 等 Ｉ 噪 振
△ Ｐ 一 ０ ６ ｍ 一 ０ ３ ．６ ．２
射 流泵达 到 了抽 真 空 时 间 短 、 音 低 、 动 小 等 优 噪 振
点 。泵 的抽 真空能 力达 到极 限 真空 ６ ０ｍｍＨｇ ６ 。该
泵 的设计 与制 造是 先进 的 、 可供 借鉴 的。
１ 泵 的设 计
液 气 射 流 泵 是 利 用从 喷 嘴 射 出 的 工作 液 体 射
流， 通过 动量 交换 将 其 能 量 传 给被 抽 液体 的一 种 流 体 输送机 械 和混合 反应 设 备 。它 由喷 嘴 、 吸入室 、 混
合 喉管及 扩 散 管 四个 主要 部 件 组 成 ， 图 １ 见 。泵 的 设 计 即是 要 确定 泵 的 最 优结 构 ， 即在 一定 工 作 条 件 下 能获得 最 高效 率 的结构 。
式 中 ： … ～ 管断 面积 ， ； 喉 ｍ
泵 的最 优结 构决 定 于泵 的喷 嘴 型 式 、 积 比 ｍ 面
和 喉管 长度 Ｌ 。
￡ —— 射流 面积 收缩 系数 ， 般取 ０ ６ 。 一 ． ４ 考 虑泵 体 的大小 及 协调 比例 设 定喷 嘴 出 口直 径 ｄ， 通过 上述 公式 ， 即可求 得 喉管 直 径 ｄ 。 。
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 ， ｊ Ｅ 京 １ ０ ０ ０ ８ ４； ２ ．华北水利水 电学院 电力学院
河南 Байду номын сангаас 州 ４ ５ ０ ０ １ １ ； ３ ．华 北 水 利 水 电学 院 水 利 学 院 ，河南 郑 州 ４ ５ ０ ０ １ １ ） 王玉Ｊ
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｌ ｆ ｏ ｗ ｉ ｎ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｊ ｅ ｔ ｐ ｕ ｍｐ Ｐ ａ ｒ ｔ Ⅱ：
Ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｅ ｆ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｊ ｅ ｔ ｐ ｕ ｍｐ ｓ ．Ｔ ｈ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ
Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｔ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ，Ｈｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ ０ ０１ １，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；３．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＷ ａ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｎ ｃ ｙ
射流泵最佳喉嘴距的数值模拟
１ 引 言 射流泵本身没有运动部件 ，具有结构简单 、
射流泵最佳 喉嘴距 的数值模 拟
龙新 平 ，程 茜 ，韩 宁 ，张改兰
（ 武汉 大学 动 力与 机械 学 院 ，武汉 ，４ ０ ７ ３ ０２）
摘要 ： 应用 Ｆｕ ｎ 软件对射流泵 内部 流动进行数值模拟 ， ｌｅｔ 分析 了喉嘴距这一重要结构参数对 射流泵性能 的影响。 计算 了 ２种不同面积 比射流泵在不 同喉 嘴距下的性能参数 ， 并对其效率 曲线进行 了比较。 结果表 明 ，
维普资讯
第 ２ ９卷 第 １期
２０ ０ ８
核 动 力 工 程
Ｎｕ ｌａ ｗｅ ｃ ｅ ｒＰｏ ｒＥｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｌ ． ２ ０ １ ９． ＮＯ． １
年 ２ 月
Ｆｅ ．２ ｂ ０ ０ ８
文 章 编 号 ：０ ５ －９ ６２ ０ ） １ ０ ５０ ２ ８０ ２ （０ ８０ — ３ —４ ０
收稿 日期 ：２０ ．２０ ；修 回 日期 ：２０ －４１ ０ ６１－６ ０ ７０ ．２ 基金 项 目：国家 自然科 学基 金 （０７ ｏ ｏ资助 ５ ５９６ ）
域， 整个计算 区域不宜采用单一均匀布置的网格 ，
而 是 根 据 流 动 的 速 度 梯 度 大小 来 改 变 网 格 的 疏
密 ，并根据 内部形状 ，随着喉嘴距的变化 ，对各 部分网格进行疏密调整 ，使各部分 的节点间距相 对稳 定 。在 改变 喉 嘴距 时 ，相应 调 整从 喷嘴 出 口 到喉管入 口之间的网格密度 ，以适应不同的喉嘴 距下的网格变化 。考虑到喷嘴 出口附近流场较为 复杂 ，此部分的网格划分要密一些（ ３。 图 ） 本文采用标准 ｋ ￡ － 湍流模 型 ， 使用 ＳＭＰ Ｅ Ｉ ＬＣ 算 法 ，工作 流 体和 吸人 流体 均 为水 。边 界 条件设
气体射流泵携液性能测试实验装置研究
该技术是以计算机为纽带，将理论研究、实验研究等跨越 式捆绑，开辟了理论指导实验与设计的新纪元，同时也为 研究射流泵内部流动过程提供了新的技术支持。但该技术 要以实验数据为基础，对建立的计算模型进行拟合矫正后 才能预测出符合实际情况的泵参数设计结果。三是实验研 究，才能获得更符合实际情况的携液性能数据，优选出满 足实施条件的气体射流泵型号。本文通过建立气体射流泵 性能测试装置，通过测试不同喷嘴的过气能力以及不同型 号的射流泵的携液能力，设计优选出携液效果最佳的泵型 号，为措施井增产打下良好基础。
摘要：为更好研究气体射流泵装置的喷嘴过气能力及泵携液性能，设计了体射流泵测试实验装置。该装置主要由泵送部
分，控制部分、计量部分和气体射流泵组成。利用该实验装置可除完成不同注气压力下的喷嘴过气能力测试外，还可完
成不同注气压力下不同泵型的携液性能测试。利用该套装置测试出的气体射流泵性能数据为泵选型设计提供了技术保障，
引言
随着油气藏的不断开发，地层压力逐年下降，以及油 井的产液含水率不断升高，渤海油区的一些气举井举液能 力愈发困难，气举采油效率降低，影响油田开发效果。
结合气举[1]和射流泵原理[2]研制出的气体射流泵，其利 用射流泵工艺原理，流经油套环形空间的高压气体在喷嘴 出口产生高速射流，在喷嘴出口和喉管入口形成抽吸作用， 将井液携带进入喉道，从而降低井底回压，增大了油井生 产压差提高了油井产量。
JIANG Zhaoping1, BAI Jianhua1, XIE Shuangxi2*,YU Fahao1, WANG Dong2
(1.Bohai Petroleum Research Institute, Tianjin Branch, CNOOC (China) Co., Ltd., Tianjin 300459) （2. CNOOC Energy Technology & Engineering Technology Company, Tianjin 300456)
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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环形射流泵性能参数的数值模拟
环形射流泵性能参数的数值模拟
王振恒;唐川林;胡东
【期刊名称】《湖南工业大学学报》
【年(卷),期】2009(023)003
【摘要】基于Fluent软件,采用标准湍流模型在其它泵体参数选用经验值的情况下,对不同面积比的环形射流泵内部流场进行了数值模拟,计算得出2种入射角度下射流泵的性能参数,分析了不同面积比对射流泵最大效率的影响.结果表明:当面积比为1/3时,射流泵效率最高.以最高效率下降3%为原则,得出最优面积比的范围为0.3～0.35之间.
【总页数】4页(P86-89)
【作者】王振恒;唐川林;胡东
【作者单位】湖南工业大学,水射流研究所,湖南,株洲,412008;湖南工业大学,水射流研究所,湖南,株洲,412008;湖南工业大学,水射流研究所,湖南,株洲,412008
【正文语种】中文
【中图分类】O358
【相关文献】
1.脉冲液体射流泵性能参数的数值研究 [J], 王玲花;张川;宁盼华;干超
2.环形自激振荡射流泵内部流动特性的数值模拟 [J], 高全杰;李海洋;汪朝晖;杨宵
3.三种模型下的煤矿环形射流泵数值模拟分析 [J], 王爱军
4.不同吸入角度环形射流泵回流区域研究 [J], 肖龙洲; 蔡标华; 胡洋
5.喉管长度对环形射流泵性能影响的数值模拟 [J], 龙新平;鄢恒飞;张松艳;姚鑫
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脉冲液体射流泵性能参数的数值研究
而 。
管 出 口 断 面 上 的 流 速 分 布 不 均 匀 动 量 修 正 系 数 ， 有
１ 脉冲液体 射流泵的计 算模型
脉 冲 液 体 射 流 泵 的 基 本 工 作 原 理 如 图 １所 示 ，
其 基 本 性 能 时 均 值 方 程 式 为ｌ２ １】 ＿
６ ：Ｉ ：ｆ
；； ， 为 液体无因 ． 、 脉冲 次时均
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值 惯 性 力 与 惯 性 水 头 ，有 ：
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水 头 的 变 化规 律及 其 对 性 能 的影 响 ，结果 表 明 脉 冲射 流 可 以使 流体 在 喉管 出 口处 得 到更 充 分 的混 合 ，并 且 改 善 射 流 泵 的 最优 工 作 参 数 和 范 围 。
关 键 词 ：脉 冲液 体 射 流 泵 ；时均 性 能 ；最 优 工 作 参 数 ；动 量 修 正 系 数
ｈａ ｆｐｌ ｄｌ ｕｄｊｔ ｕ ｐ ａｅｑ ａｔａ ｖｌ ｓ ｄｅ ａｅ ｎｔｅｔ ｅ ａｅａｅｂ ｓ ｅ ｏｍ ｎ ｅｅ ｕｔ ｎ ａｄｔｅ ｅｄｏ ｕｓ ｉ ｉ ｍ ｒ ｕｎｉ ｔ ｅ ｔ ｉ ｂｓｄ ｏ ｉ －ｖｒｇ ａｉ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｑａｉ ， ｎ ｈ ｅ ｑ ｅｐ ｔｉ ｙ ｕ ｄ ｈ ｍ ｃ ｆ ｏ ｉｐ ｃ ｎｐｒ ｒ ａｃ ｒ ｌ ｎｌ ｅ ． ｈ ａ ｕａ ｏ ｈ ｗ ｈｔｔｅｐｌ ｄｊｔ ａ ａ ｅｔ ｕｄ ｔ ｂ ｒ ｆｌ ｍ ａｔ ｏ ｅ ｏｍ ｎｅａｅａ ｏａａ ｚｄ Ｔ ｅｃｌ ｌｔ ｎｓｏ ｓｔ ｕｓ ｅ ｃｎ ｍ ｋ ｈ ｆ ｉ ｏ ｅｍｏｅ ｕｌ ｓ ｆ ｓ ｙ ｃ ｉ ａ ｈ ｅ ｅｌ ｙ
19真空预压用射流泵吸水试验研究
真空预压用射流泵吸水试验研究刘宏伟１，陈明２，梁爱华３，李卫３，于建３（1.天津临港工业区建设开发有限责任公司，天津300452；2.中交一航局第一工程有限公司，天津300456；3.中交天津港湾工程研究院有限公司，港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津市港口岩土工程重点实验室，天津300222）摘要：北方港区抽真空设备中常用潜水泵功率一般为7.5kW 和5.5kW ，常用的射流喷枪主要为准50×准25（喉管直径×喷嘴直径）、准50×准22、准40×准20、准30×准20等，其中准30×准20的射流喷枪应用非常广泛。
通过现场常用功率的潜水泵和常用的不同型号的射流喷枪匹配进行室内吸水试验及数据分析，认为射流喷枪面积比在3~6之间是高效区，单位时间吸水量大，形成真空负压低，单位能耗吸水量大；喷嘴直径为25mm 、22mm ，喉管直径为50mm 的射流喷枪工作效率基本优于喉管直径为40mm 、30mm 的射流喷枪。
准30×准20射流喷枪效率低，在真空预压施工中可能会造成资源浪费，建议不采用。
关键词：真空预压；抽真空设备；潜水泵；射流喷枪；工作效率中图分类号：TU648文献标志码：A文章编号：1003-3688（2011）02-0063-05Water Absorption Test of Jet Pump Used by Vacuum PreloadingLIU Hong-wei 1，CHEN Ming 2，LIANG Ai-hua 3，LI Wei 3，YU Jian 3（1.Tianjin Harbor Industrial Park Construction &Development Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China ；2.NO.I Eng.Co.，Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300456，China ；CC Tianjin Port Engineering Institute Co.，Ltd.,Key Laboratory of Port Geotechnical Engineering of Ministry of Communication ，Key Laboratory of Port GeotechnicalEngineering of Tianjin ，Tianjin 300222，China ）Abstract ：Vacuum extractor in North Port is composed of submersible pump ，jet spray and water tank.The main power of diving pump are 7.5kW and 5.5kW ，the main model of jet spray include 准50×准25(pipe diameter ×nozzle diameter)，准50×准22，准40×准20，准30×准20,etc ，准30×准20jet spray is widely used in boreal ports.A water absorption test that the field commonly used submersible pump connected to different types of commonly used jet spray were tested in laboratory and the test results were analyzed.The area ratio of jet spray between 3to 6is more efficiency that the water absorbed per unit time or per unit energy consumption is more plenty and the vacuum is lower in this area.The jet spray which nozzle diameter is 25mm,22mm ，pipe diameter is 50mm working more efficiency than the pipe diameter is 40mm and 30mm.The jet spray of 准30×准20is not recommended to be used in vacuum preloading because of lower efficiency.Key words ：vacuum preloading ；vacuum extractor ；submersible pump ；jet spray ；work efficiency 收稿日期：2010-12-16作者简介：刘宏伟（1974—），男，天津武清人，工程部部长，工程师，港口与航道工程专业。
液体射流泵空化噪声与振动试验
第25卷第4期2007年7月排灌机械D rainage and Irrigati on MachineryVol .25No .4July 2007液体射流泵空化噪声与振动试验龙新平1,2,王磊1,2(1.武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072; 2.湖北省流体机械与动力工程装备技术重点实验室,湖北武汉430072摘要:针对液体射流泵的空化噪声与振动进行了试验研究;运用B&K 加速度仪和水听器对射流泵各部位在不同工况下的空化噪声与振动进行了测量。
结果表明:(1射流泵空化噪声以单极子声源为主,随着流速和紊流度的增大,偶极子作用逐渐增大;(2射流泵空化噪声与振动随空化程度加剧而更强烈,最强烈处也从喉管向扩散管转移;(3射流泵面积比越小,达到临界空化前噪声频谱波动越强,临界空化之后噪声谱级趋于平稳,随频率增加而递减;(4初生空化出现前后噪声在整个频域范围内都有一个较大的跃升,约5~10d B ,此跃升可作为判断初生空化的参考方法;(5泵体3个正交方向振动并不相同,径向振动较轴向更为明显。
关键词:射流泵;空化噪声;振动;频谱分析;B&K 加速度仪中图分类号:T V131;T B52文献标识码:A 文章编号:1005-6254(200704-0001-05Experi m ent on cavit ati on noise and vi brati on i n li qui d jet pu mpLON G X in 2ping1,2,WAN G L ei1,2(1.School of Power and Mechanical Engineering,W uhan University,W uhan,Hubei 430072,China; 2.Hubei Pr ovincial Key Laborat ory of Fluid Machinery and Power Engineering Equi pment Technol ogy,W uhan,Hubei 430072,ChinaAbstract:The experi m ental study on the noise and vibrati on in liquid jet pump was conducted .The B&K acceler ometer and hydr ophone were used for the measure ment of the cavitati on noise and vibrati on at dif 2ferent part of jet pu mp under different operating modes .The measured results reveal that:(1The p ri 2mary s ource of cavitati on noise in jet pump is monopole s ource and the effect of di pole s ource increaseswith the aug ment of vel ocity and intensity of turbulence;(2W ith the devel opment of cavitati on,the in 2tensity of noise and vibrati on increase and the most intensive p lace moves fr om thr oat tube t o diffuser;(3Before critical cavitati on,the s maller the area rati o is,the str onger the fluctuati on of noise s pectrum is .I n post critical cavitati on stage,the noise s pectru m degree decreases s moothly with the increase of fre2quency;(4W hen inci p ient cavitati on occurs,there is a shar p increase about 5~10dB at the whole s pectru m.This shar p increase can be adop ted as an indicat or of whether or not the inci p ient cavitati on oc 2curs;(5The vibrati ons in three orthogonal directi ons are in different modes .The vibrati on per pendicular t o the axial directi on over whel m s that t o the axial directi on .Key words:jet pump;cavitati on noise;vibrati on;s pectrum analysis;B&K acceler ometer收稿日期:2007-05-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(50579060作者简介:龙新平(1967-,男,湖北监利人,博士,教授,博士生导师,主要从事流体机械及工程、喷射技术的理论及应用方面的研究。
射流泵全特性工况的数值分析及试验研究
射 流泵 是 一 种 通 过 高 速 射 流 进 行 能 量 转 换 和 流体 输运 的装 置 ， 由于不 包含 任 何 机 械 动 部 件 而具 有结 构简 单 、 维 护容 易 、 密封 性 能 良好 和 可 靠 性 高 等特 点 ， 适 用 于 各 种 介 质 的输 送 ， 在农业 、 水利 、 化 工、 核 电和 航空 等领 域得 到广 泛应 用 ¨ Ｊ ． 射 流泵 内部 流 场 属 于 复 杂 的 三 维 有 限 空 问 的 黏 性湍 流射 流 运 动 ， 同时伴随有卷 吸、 涡 旋 和 流 动 分 离等 现 象 ｊ ． 在 以往 研 究 中 ， 有 文 献 曾提 到射 流 泵 全特 性工 况下 的特殊 流 动 现 象 Ｊ ， 然 而 关 于 射 流 泵 全特性 工 况变 化规 律 的研 究 非 常 少 ． 国 内陆宏 圻 等 首次 推导 了射 流 泵 全特 性 工 况 的 性 能方 程 ， 并 通过 装置 试 验对该 方 程进行 了验证 研究 ． Ｘ Ｕ＿ ５ 研究 了以液体 射 流 泵 为 基 础 的核 电用 可逆 流 体 换 向装 置， 详 细分 析 了结 构参 数 对 装 置 性 能 和 内部 流 动 的 影 响规律 ， 总结 了射 流 可逆 流 体 换 向装 置 的设 计 准
ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｍｂｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｌ ｎ
广 泛 采用 Ｃ Ｆ Ｄ数 值 分 析 方 法 对 各 种 射 流 装 置 流 场
进行研究． Ｆ Ａ Ｎ等 通过 Ｃ Ｆ Ｄ二维模型研究 了射流 泵 性 能和 流 场 分 布 规 律 ， 优 化 了射 流 部 件 结 构 ， 提 高 了射 流泵 效率 ． 向清江 等 通 过 Ｃ Ｆ Ｄ模 型 和试 验
脉冲液-气射流泵能量平衡
Ａｂｔａ ｔ Ａ ｎ ｌ ｉ ｌ ｘ ｒｓｉ ｆ ｎｒｙｌｓ ｔ ｐｅｓｒ ｒｔ ｅｐ ｌ ｑ ｉ—ａ ｔ ｕ ａ ｓｒ ｃ ： ｎａ ａ ｔ ａ ｅｐｅｓ ｎｏ ｅ ｅｇ ｓ ｏ ｒｓｕｅ ａｉ ｉ ｔ ｕｓ ｌ ｕｄｇ ｓ ｅ ｐ ｍｐｗ ｓ ｙｃ ｏ ｏ ｏｎ ｈ ｅｉ ｊ
ｍｅｅｓａｆｃｉｇ ｔｅｅ ｅｇ ａａ ｃ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｉｕｄ ｇ ｓ ｅ ｕ ｃｕ ｅ ｈ ｅ ｕ ｎ ｙｏ ｔｒ ｆ ｔ ｈ ｎ ｒｙｂ ｌｎ ｅａ ｄｐ ｒ ｍａ ｃ ｆ ｌ ｉ —ａ ｔ ｍｐ ｉ ｌｄ ｄｔｅｆ ｑ ｅ ｃ ｆ ｅ ｎ ｏ ａ ｑ ｊ ｐ ｎ ｒ ｐ ｌｅｊｔ ｒａｒｔ ｆ ｗ ｒｔ ａｉ ｎ ｒａ ｎ ｔ ．Ｂ ｏ ａｉｇｔｅｅ ｐ ｒ ｎａ ａａｏ ｅｐ ｍｐ ｕｓ ｅ ，ａｅ ｉ ｌ ａｅｒｔ ａ ｄｔ ｏ ｔ ｅ ｇｈ ｙｃ ｍｐ ｒ ｘ ｅｉ ｔｌ ｔ ｆ ｈ ｕ ａ ｏ， ｏ ｏ ｈ ｌ ｎ ｈ ｍｅ ｄ ｔ
泵内两股不 同压力 的液 体和气体混合 时会 产生较
大 的能量 损失 ， 使其 传能 传质 的效 率较 低 而 内外 学者 所关 注 的课题 。 ． ． 因
５ ）喉管入 口损 失压 力 比 ｈ 表 达式 为 ｆ ４
Ｈ ｇ ｆ ４ ｐ４
＝
此 ， 高液 一气 射 流 泵 的传 能 传 质 效 率 ， 直 是 国 提 一 文 中根据 脉 冲液 一气 射 流 泵 的工 作 特 点 ， 其 对 能量 平衡 进行 理论 与试 验 研究 ， 析 其传 能 传 质 机 分
ｍａ ｅ ｒ ｔ ｉｄ，ａ ｄ ｔｅ ｒ ｏ ｆｍ ￣ｄ ｂ ｘ ｅｉ ｅ ｔ ｎ ｕ ｅ ｉａ ｉ ｌ ｔ ｎ ．Ｔｈ ｐ ｉ ｎ ｅ ｗｅ ｅ ｓｕｄ ｅ ｎ ｈ ｎ ｗｅ ｅｃ ｎ ｉ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｓａ ｄ ｎ ｍ ｒｃ ｌｓｍｕ ａ ｉ ｓ ｏ ｅ ｏ ｔｍｕｍ
几种异形喷嘴喷射的液气射流泵性能试验研究
几种异形喷嘴喷射的液气射流泵性能试验研究
恽强龙;向清江;李红
【期刊名称】《流体机械》
【年(卷),期】2011(039)011
【摘要】液气射流泵常作为一种射流混合设备而广泛应用,为适应不同喷射需要以形成不同的两相混合特性,本文研究了几种异形喷嘴情况下液气射流泵的水力性能,并与当量面积圆形喷嘴喷射情况对比.固定喉管长度及内径不变,更换3种当量面积比的喷嘴进行性能试验,结果表明:对于吸入室形成一定的真空度,圆形喷嘴形式喷射与异形喷嘴喷射比较,需要的工作压力较低.异形喷嘴在较大面积比时,形成的液气射流泵最大气液比大于圆形喷嘴,从射流发散碎裂分析,异形喷嘴能减小喉管长度,本文结论为液气射流泵内气液混合的应用提供了新的射流方法.
【总页数】5页(P1-4,16)
【作者】恽强龙;向清江;李红
【作者单位】江苏省流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏省流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013;江苏省流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013
【正文语种】中文
【中图分类】TH38
【相关文献】
1.液气射流泵扩散管内气泡尺寸的试验研究 [J], 吴燕兰;向清江;李红;恽强龙;王超
2.液—液气射流泵基本性能及其修正系数的研究 [J], 廖定佳;陆宏圻
3.喷气织机异形孔辅助喷嘴的结构及其喷射性能 [J], 陈永当; 程云飞; 殷俊清; 陈青; 赵诚诚; 顾金芋
4.附壁振荡液气射流泵工作性能试验研究 [J], 向清江;恽强龙;李红;吴燕兰
5.液气射流泵扩散管内部流动试验研究 [J], 向清江;王超;吴燕兰;李红
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
射流曝气技术实验研究
射流曝气技术的实验研究郑晓萌赵静野高军（北京建筑工程学院北京 100044）摘要：本文对液-气射流泵的主要结构参数和特性进行了理论分析和实验研究。
讨论了喷嘴距、混合管长度及背压对引气量的影响。
通过对射流曝气充氧性能的量测，得到了一些有实用价值的结果。
关键词：液-气射流泵面积比喷嘴距混合管长度背压充氧曝气Experimental Study on water-air aerationZheng Xiaomeng Zhao Jingye Gao Jun(Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044)Abstract: The principal structural factors and the characteristics of water-air-ejector were studied in this paper. The influences on aeration of the different nozzle space, the different length of mixing tube and the different backing pressure have been discussed. With the oxygenic aeration experiment, some useful results were obtained. Key words: water-air-ejector；area ratio；nozzle space；mixing tube；backing pressure；oxygenic aeration1 引言液-气射流泵是利用主喷管射流的动能引射环境空气，并由于射流的紊动扩散作用，使不同压力的两股流体相互混合，并引发能量交换的流体机械和混合反应设备。
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。
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]。
采油工程第二次大作业第六题
附录1 IPR曲线绘制程序
附录2 多相管流压力确定程序
入口压力损失，即每100m损失1MPa，为避免气蚀，
要求射流泵吸入口压力不小于6MPa
设吸入口压力 P 3 7 MPa ，则下泵深度
hp 1500 2 100 1300m
根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量
如图14，找到汞效曲线，可得到最高汞效下的M
根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量
压为1.5MPa，不考虑气体影响，按静液柱压力计
算压力损失,利用Beggs-Brill方法计算结果如下。
从井口向下计算混合液压力分布，确定排出压 力p2
井深/m R=0.3/MPa R=0.4/MPa 井深/m R=0.3/MPa R=0.4/MPa
0 1.50 1.50 700 10.00 9.24 100 2.73 2.61 800 11.20 10.34 200 3.95 3.72 900 12.40 11.44 300 5.17 4.83 1000 13.59 12.53 400 6.38 5.94 1100 14.78 13.62 500 7.59 7.04 1200 15.97 14.72 600 8.80 8.14 1300 17.15 15.81
从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压 力P 0
按静液柱压力计算压力损失,利用Beggs-Brill方法计算结果如下:
1300 40.03 28.83 600 33.13 22.61 1200 39.04 27.94 500 32.15 21.72 1100 38.06 27.05 400 31.16 20.83 1000 37.07 26.16 300 30.18 19.95 900 36.09 25.27 200 29.19 19.06 800 35.10 24.38 100 28.20 18.17 700 34.12 23.50 0 27.22 17.29
射流自吸式液气两相流喷射泵引射性能试验
Ｅ ｐ ｒ ｎ ｗ ｓ ａ ｉ ｕ ｔ ｒｓａｃ ｅｒｌ ｉ ｓｉ ｂｔｅ ｎａｅ ｒｐ ｒｏ ｎ ｊｃｉ ｅｆ ｍ ｎｅ ｘ ｅ ｍｅｔ ａ ￣ ｅ ｏ ｔｏ ｅｅｒｈｔ ｅ ｔ ｎｈｐ ｅ ｅ ｒａｐｏ ｏ ｉ ａ ｄｅｅｔ ｇｐｒ ｒ ａｃ ｉ ｃ ｄ ｈ ａｏ ｗ ｔ ｎ ｎ ｏ ｏ ｔ ｕ ｐ ｎ ｅ ｄｆ ｒｎ ｓｓ ｍ ｐｅｓｒ．Ｔ ｅｗ ｔ ｕｎｉ ， ｊｃ ｎ ｓ ｄｒ ｉｅｅ ｔ ｙｔ ｒｓｕｅ ｈ ａ ｒ ａｔｙ ｅ ｔ ｇａ ｕ ｎｉ ｎ ｊ ｔ ｇｃｅ ｊ ｕ ｆ ｅ ｅｑ ｔ ｅｉ ｒ ｔ ｅｉ ｉ ｅｅｔ ｆ ｈ ｅ ｐ ｍ ｓｗｔ ｉｅｅｔｎ ｚ ｅ ｓ ｅ ｎ ｒａｐｏｏｔ ｎ ｅｅｔｓ ｄ ｔｒｕｈ ｅｐ ｒ ｅｔ ｉ ｅｊｔ ｕ ｐ ｉ ｄｆ ｒｎ ｏｚ ｉ ｓａｄ ａｅ ｒｐ ｒｏ ｓｗ ｒ ｅｔ ｈｏ ｇ ｘ ｅｉ ｎ ｎ ｏｔ ｈ ｆ ｌ ｚ ｉ ｅ ｍ ｕ ｄｒ ｈ ｏｄｔ ｎｏ ｄ ｆｒｎ ａｃｓ ｗ ｔｒ ｒｓ ｒ ， ｎ ｅｅｐ ｒ ｎａ ｖｌｅ ｆ ｊｃ ｎ ｉｏ ｅｔ ｎ ｅ ｔｅｃｎ ｉｏ ｆ ｉｅｅ ｔ ｃｅｓ ａ ｅｓ ｅ ａ ｄｔ ｘ ｅｉ ｔｌ ａ ｓ ｅｔ ｇａ ｆ ｊｃ ｉ ｆ ｅｐ ｕ ｈ ｍｅ ｕ ｏ ｅ ｉ ｒ ｅ
的喷射 泵在 ０ ６ ａ的 系统 压 力下 ， ． ０ＭＰ 系统水 流量 最 大为 １２ ０ Ｌ ｈ 引射 空气 量最 大为 １ ８ ／ ４ ／ ， ０Ｌ ２
ｈ 引射 系数 随 着压 力的升 高而 增 大 ， ； ３增 ＂ 大到一 定值后 保持 不 变． ０ ４ ａ的 系统 压力 下 ， － 在 ．０ＭＰ 喷 嘴 出 口直径 为 ５ ５ｍｍ和 ４ ０ｍ 的喷 射泵 引射 系数分 别 为 ０ ５ ． ． ｍ ． ６和 １０ ． ．７ 在射 流 自吸式 液 气 两 相 流喷 射 泵的设计 和 实 际应 用 中 ， 不仅要 提 高 引射 空 气量 ， 更要 提 高 引射 系数 ．
射流泵主要参数
射流泵主要参数、构造以及工作原理2.1 射流泵的主要参数射流泵的主要参数包括：（1） 流量比：工作流量吸入流量==0Q Q q s； （2） 压力比：工作压力射流泵压力=∆∆=0p p h c； （3） 容重比：工作流体的容重被吸流体的容重==0γγγs s ； （4） 面积比：喷嘴出口处收缩面积喉管面积==13f f m 。
2.2 射流泵的构造射流泵由喷嘴、喉管入口、喉管、吸入室以及扩散管等零部件组成。
在总装时要保证喷嘴、喉管和扩散管的同心度。
其主要部件如下：（1） 喷嘴液体射流泵喷嘴一般采用收缩圆锥形成流线型，如下图所示：（a ）圆锥形喷嘴；（b ）流线形喷嘴.图2-1 喷嘴形式（2） 喉管入口采用收缩圆锥形，或光滑曲线形，见图2-2。
在抽送泥浆时，必须保证它和喷嘴间的环形面积能够通过最大粒径的固体。
（a ）圆锥形喉管入口；（b ）光滑曲线形入口.图2-2 喉管入口形式（3） 喉嘴距它对射流泵的性能有很大影响，一般可采用3)15.0(d L c-=。
在抽送泥浆时要考虑有足够的喉嘴距，以保证通过最大粒径的固体。
（4） 喉管它的长度k L 过短流体就不能均匀混合，导致喉管出口处的流速分布很不均匀，使扩散管损失加大。
相反，喉管过长则增加摩阻损失，实验表明液体射流泵的喉管最优长度3)75(d L k -=。
在抽送泥浆时，喉管直径3d 要能够通过最大粒径固体。
喉管一般采用圆柱形。
（5） 扩散管扩散管的作用是把射流泵喉管出口处液体的动能转变为压能。
扩散损失与扩散管入口流速分布、扩散角和扩散断面直径比3d d c有关。
一般采用均匀扩散角︒︒=8~5β，4~23=d d c ，对与面积比小于4的射流泵，为了减少扩散损失，可以采取分段扩散。
图2-3 扩散管示意图（6）吸入室按工作流体与被吸流体的流向，有平行和斜交（垂直）两种，在抽送泥浆时吸入管道设计成锥形，以提高吸入泥浆浓度，防止关口被堵塞。
（a）水平进水；（b）斜交进水.图2-4 吸入室形式。
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要 ： 结 合液气射 流泵 的工作特 点 ， 介绍 了其不同的应用场合 时对泵具有 不 同的性能要求 。以喉管／ 喷嘴面积 比 ｍ
为主要研究参数 ， 在喉管长 度固定情况下 ， ｌ 对 ５种面积 比（ ．０ ５—１０ ２ ） １１２ １ ．５ 单级液气射流泵工作性能进行 了试验研 究 ， 结果显示面积 比大小具有 一定 范围使泵 正常工作 ， 小面积 比的液气射流泵可以得到较大的压力 比， 大面积 比情 况下可 以
ｌ ｕ ｏ ｍｅｆｗｒｔ ．Ｕ ｄｒ ｌ ｃｎ ｉｏ ｆｈ ｉ ｎｍｏｅ ＵＧ ｎ ｅｗ ｔ ｐ ｌ ｅｎ ｆｇ ｕ ｐ ａｄｊｄｉｇｂ ｅ ｉ ｉ ｖｌ ｏ ｉ ｑ ｄ ｕ ｌ ａ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｏｄｔｎｏｔｅｇ ｅ ｄｌ ｉ ｉ ｖ Ｐａ ｄｔ ａｅ ｓ ｐｙ ｅｔ ｎａ ｐ ｍ ， ｎ ｇｎ ｙｔ ｈ ｒｕ ｎ ｌ ｕ ｈ
得 到较 大的液气 比。对于本文试验 中给定 的供水离心泵扬程大小和液气射流泵模型 ， 以液气射流泵效率最 高为衡量 ， 存 在最优 面积 比使 泵效率最 高 ， 且该值与 Ｃ ｎｉｇａ ｕ ｎｎｈｌ ｎ经验公式变换后的计算值一致 ， 同时试 验得到小 面积 比情况下 （ ｍ＜
４４ ） ． １ 合适 的工作水压力值 。试验结果为液气射流泵 的工业应用提供依据 。 关键词 ： 液气射流泵 ； 面积比； 性能 ； 效率
Ａｂｔａｔ Ｔ ｅｃａａｔｒｔ ｓｏ ｔｅ ｉｕ ｔ ａ ｕ ｐ Ｓ（ Ｊ Ｐ ｏｋｎ ｅ ｏｍ ｎｅｗ ｒ ｉ ｒｄｃｄ ａｄｉ ｉｅｅｔ ｅ— ｓｒｃ： ｈ ｈｒｃ ｉ ｉ ｆ ｈ ｑ ｉ ｊ ｓ ｍ ’ ＬＧ ）ｗ ｒｉｇｐｒ ｒ ａ ｃ ｅｅ ｎ ｏｕｅ ， ｎ ｓ ｆ ｒｎ ｐ ｒ ｅ ｓｃ ｌ ｄ ｅ ｇ ｐ ｆ ｔ ｔｄ
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１．Ｔ ｅｓ ｌ ｒａｅ ａｉ ｏ ｌ ｒｎ ｂ ｕ ｈ ｇ ｒ ｒｓｕ ｅｒｔ ，ａ ｄｔｅｌｒｅ ｒａｒｔ ｆ Ｊ ｏ ｌ ｅ ｄｔ ａｇｒｇ ｓ ｙ ｈ ｍａｌ ａｒｔ ｃ ｕｄｂ ｇａ ｏ ｔ ｅｌ ｅ ｅｓ ｒ ａｉ ｅ ｒ ｏ ｉ ｔ ａ ｒ ｐ ｏ ｎ ｈ ｇ ｒ ｅ ａｉ ｏ ＧＰ ｃｕｄｌａ ａｌ ｅ ａ／ ａ ａ ｏ Ｌ ｏ ｒ
２ １ 年第 ４ 卷第 ９ ０２ ０ 期
文 章 编 号 ： １０ ０ ２ （０ ２ ０ ０ ０ ０ ０ ５— ３９ ２ １ ）９— ０ １— ５
流体Leabharlann 机械 宽范 围面积 比下液气射 流泵性能试验
向清江 ， 强龙 ， 恽 李 红 ， 燕兰 吴
２２ １ ） １０３ （ 江苏大学流体机械及工程技 术研 究中心 ， 江苏镇江 摘
中 图分 类 号 ： Ｔ ３ Ｈ８ 文献标识码 ： Ａ ｄｏ １．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ２ ．０ ２０ ．０ ｉ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ５— ３ ９ ２ １ ．９ ０ １ ｓ
Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔＳｕ ｙ ｏ ｄ ａ ｌ ｅ ｆｒ ｎ ｅｏ ｑ ｉ ｅ ｓＰ ｍｐ ｗｉ ｉ ｅＲａ ｇ ｆＡｒ ａ Ｒ ｔ ｘ ｅ ｉ ｎ ｔｄ ｎ Ｈｙ ｒ ｕｉ Ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＬｉｕｄ Ｊ ｔＧａ ｕ ｔ Ｗ ｄ ｎ ｅ ｏ ｅ ｉ ｃ ｈ ａ ｏ