摘要：文章對(duì)在污水廠(chǎng)加藥系統(tǒng)中射流泵的應(yīng)用進(jìn)行性能研究，采用FLUENT6.2軟件對(duì)實(shí)況下射流泵三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。對(duì)于了解射流泵內(nèi)部流動(dòng)狀況，提高在實(shí)際應(yīng)用中射流泵的效率，為射流泵的進(jìn)一步研究提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：射流泵；FLUENT；數(shù)值模擬

中圖分類(lèi)號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）26-0052-03

射流泵是利用射流湍流擴(kuò)散作用進(jìn)行傳質(zhì)傳能的流體機(jī)械和混合反應(yīng)設(shè)備。它由于本身沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、可靠性高、便于維護(hù)和加工容易等優(yōu)點(diǎn)，使其在放射、易燃、易爆等特殊場(chǎng)合中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，如今已在各項(xiàng)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。而能夠在各種環(huán)境下高效率的運(yùn)行成為了射流泵發(fā)展應(yīng)用所面臨的主要問(wèn)題。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和各種專(zhuān)業(yè)計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)，對(duì)射流泵進(jìn)行全三維數(shù)值模擬已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。本文借助FLUENT6.2軟件對(duì)液體射流泵的整個(gè)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。為了壁面的粘性效應(yīng)明顯，壁面采用相應(yīng)的變化梯度劃分網(wǎng)格。本文對(duì)射流泵在污水加藥系統(tǒng)中的新型應(yīng)用進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)的模擬，得出了一些有價(jià)值的性能信息。

1.3 計(jì)算模型

本文根據(jù)選擇動(dòng)力泵的規(guī)格以及文獻(xiàn)[1]中給出的射流泵設(shè)計(jì)最優(yōu)公式，文獻(xiàn)[2]中給出的選取最佳喉管距的方法，以及文獻(xiàn)[3]中給出的選取最佳喉管長(zhǎng)度的方法，初步確定所采用的射流泵的部分參數(shù)，建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體尺寸如表2所示。按照射流泵結(jié)構(gòu)尺寸，用UG NX6.0軟件對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行三維實(shí)體造型。

1.4 網(wǎng)格劃分

用UG NX6.0軟件將射流泵內(nèi)部流場(chǎng)的三維模型導(dǎo)出IGS文件，將文件導(dǎo)入FLUENT的前處理模塊GAMBIT中，進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分以及的邊界面的定義。為了結(jié)果的計(jì)算精確性，本文采用Tet/Hybrid方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總計(jì)1 241 584個(gè)。

1.5 邊界條件

工作液體進(jìn)口設(shè)為壓力進(jìn)口，根據(jù)動(dòng)力泵的規(guī)格設(shè)為0.3 MPa，吸入液體進(jìn)口與混合液出口都定為壓力邊界條件。

2 模擬結(jié)果及性能預(yù)測(cè)

各項(xiàng)設(shè)置設(shè)定完畢之后，設(shè)定計(jì)算次數(shù)為1 000次、 松馳因子0.01。迭代殘差小于10-3，計(jì)算結(jié)果可用。由流場(chǎng)總壓分布圖（圖2）可以看出，由于射流紊動(dòng)擴(kuò)散作用，整個(gè)吸入室內(nèi)部都為負(fù)壓區(qū)，而噴嘴與喉管之間的負(fù)壓值最低，從而吸入被吸液體，可看出噴嘴出口處壓力梯度還是非常大，喉管出口處壓力分布則比較平均，說(shuō)明兩股流體已經(jīng)得到充分混合；由圖3中可看出射流泵內(nèi)部流場(chǎng)速度分布，喉管內(nèi)速度梯度呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，出口處的液體流速分布也比較均勻；圖4可以看出擴(kuò)散管部分速度較小，并且速度分布也比較平均，說(shuō)明擴(kuò)散管出口處的流態(tài)已經(jīng)比較穩(wěn)定。

對(duì)不同出口揚(yáng)程的情況進(jìn)行模擬下得到射流泵的性能預(yù)測(cè)曲線(xiàn)圖5，其流量隨著揚(yáng)程的增大而減??；由圖可知，該規(guī)格射流泵的最高效率約16%，由于藥液的粘性較大而造成了比較多的能量損失。

通過(guò)對(duì)射流泵性能預(yù)測(cè)，可以看出該規(guī)格泵在實(shí)際工況下效率不高，還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，建議調(diào)整喉管距和喉管長(zhǎng)度，并對(duì)吸入室的設(shè)計(jì)參數(shù)加以考慮，以提高泵的效率。

3 結(jié) 論

根據(jù)數(shù)值模擬可得，在一些特殊條件，如轉(zhuǎn)動(dòng)部件易損的情況下，可以考慮合理的應(yīng)用射流泵，選擇符合要求且能達(dá)到最佳效率的泵。本文利用CFD對(duì)射流泵內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得到了其內(nèi)部流場(chǎng)的分布規(guī)律，并與對(duì)其性能有了初步的判斷。對(duì)于了解射流泵內(nèi)部流動(dòng)情況，改進(jìn)射流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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