水蒸气喷射泵数值研究进展

水蒸气喷射泵数值研究进展

王晓冬1 董敬亮1，2 雷宏健1 屠基元2

(1.东北大学真空与流体工程研究所 沈阳 110819;2.墨尔本皇家理工大学机械工程与航空学院澳大利亚 3083 )

　　摘要：水蒸气喷射泵具有结构简单、无运动部件、抽气量大、能抽出含有粉尘和水蒸气的气体等优点，是钢液真空处理、石油减压蒸馏、海水淡化、喷射制冷、真空干燥等大型装备中获得真空环境的核心设备。

　　研究者和生产部门一直致力于提高水蒸气喷射泵的抽气效率，而水蒸气喷射泵内部存在的跨音速流动以及工作蒸汽自发凝结行为，使得经典理论分析方法对喷射泵内部流动规律、各操作参数对泵性能影响的研究难以确切。

　　计算流体力学(CFD)作为研究单相流动、多相流动与传热问题的重要手段，已经成为理解喷射泵抽气机制、研究喷射泵性能、改进喷射泵结构的重要方法，并在实践中得到验证。本文介绍了水蒸气喷射泵数值模拟的理论模型、数值求解策略、典型喷射泵

　　结构参数和操作参数条件下的数值模拟结果、分析比较了三维模拟结果与二维模拟结果、理想气体模型与湿蒸气模型模拟结果的差别，并与实验结果作了对比。数值模拟结果表明，三维模拟湿蒸气模型的适用性，采用湿蒸汽模型，对水蒸气喷射泵内部流动进行模拟，获得的结果对提高水蒸气喷射泵抽气性能、提高抽气效率更具指导意义。

　　关键词：水蒸气喷射泵 抽气特性 理论建模 湿蒸汽模型 数值模拟

　　基金项目：中澳国际合作项目(No. 74404015);辽宁省自然基金项目(No. 20102073);回国博士启动基金项目(No. 18504032)