水蒸氣噴射泵數(shù)值研究進(jìn)展

王曉冬1 董敬亮1，2 雷宏健1 屠基元2

(1.東北大學(xué)真空與流體工程研究所 沈陽 110819;2.墨爾本皇家理工大學(xué)機(jī)械工程與航空學(xué)院澳大利亞 3083 )

　　摘要：水蒸氣噴射泵具有結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動部件、抽氣量大、能抽出含有粉塵和水蒸氣的氣體等優(yōu)點(diǎn)，是鋼液真空處理、石油減壓蒸餾、海水淡化、噴射制冷、真空干燥等大型裝備中獲得真空環(huán)境的核心設(shè)備。

　　研究者和生產(chǎn)部門一直致力于提高水蒸氣噴射泵的抽氣效率，而水蒸氣噴射泵內(nèi)部存在的跨音速流動以及工作蒸汽自發(fā)凝結(jié)行為，使得經(jīng)典理論分析方法對噴射泵內(nèi)部流動規(guī)律、各操作參數(shù)對泵性能影響的研究難以確切。

　　計算流體力學(xué)(CFD)作為研究單相流動、多相流動與傳熱問題的重要手段，已經(jīng)成為理解噴射泵抽氣機(jī)制、研究噴射泵性能、改進(jìn)噴射泵結(jié)構(gòu)的重要方法，并在實(shí)踐中得到驗(yàn)證。本文介紹了水蒸氣噴射泵數(shù)值模擬的理論模型、數(shù)值求解策略、典型噴射泵

　　結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)條件下的數(shù)值模擬結(jié)果、分析比較了三維模擬結(jié)果與二維模擬結(jié)果、理想氣體模型與濕蒸氣模型模擬結(jié)果的差別，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了對比。數(shù)值模擬結(jié)果表明，三維模擬濕蒸氣模型的適用性，采用濕蒸汽模型，對水蒸氣噴射泵內(nèi)部流動進(jìn)行模擬，獲得的結(jié)果對提高水蒸氣噴射泵抽氣性能、提高抽氣效率更具指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：水蒸氣噴射泵 抽氣特性 理論建模 濕蒸汽模型 數(shù)值模擬

　　基金項(xiàng)目：中澳國際合作項(xiàng)目(No. 74404015);遼寧省自然基金項(xiàng)目(No. 20102073);回國博士啟動基金項(xiàng)目(No. 18504032)