單相射流泵內部流場數值模擬計算

1 實例說明

如圖1所示的射流泵，包括動力入口、吸入口與出口。已知泵動力入口速度1.66m/s，吸入口速度0.49m/s，出口壓力0.042MPa，研究其內部流場分布及泵效率。

圖1射流泵計算模型

2 計算網格

在workbench中構建計算流程，采用ICEM CFD進行網格劃分。計算流程如圖2所示。

圖2計算流程

網格劃分過程這里不詳細描述，建議使用ICEM CFD劃分全六面體網格。這里僅為演示，因此劃分四面體網格。劃分后的計算網格如圖3所示。

圖3生成計算網格

3 計算設置

FLUENT中的設置包括以下內容，下面以圖形顯示各重要設置選項。

圖4采用壓力基求解

圖5采用Realizable K-E湍流模型

圖6添加工作介質為water-liquid

圖7設置計算域中介質為water-liquid

圖8設置動力入口邊界條件為速度入口，設置速度1.66m/s

圖9設置吸入口速度0.49m/s

圖10設置出口邊界壓力0.042MPa

圖11壓力速度耦合采用Coupled算法

圖12初始化求解

圖13設置迭代500步

4 計算結果分析
4.1 各種物理量查看

圖 14速度云圖

圖 15壓力云圖

4.2 效率計算

定義射流泵效率計算方式：

式中，q3為吸入口流量，P2為出口壓力，P3為吸入口壓力， q1為動力液入口流量，P1為動力入口壓力。

圖 16質量流量統計

查看各邊界質量流量，如圖16可知，q1=3.24kg/s，q2=4.46kg/s，q3=1.227kg/s。

統計計算各邊界壓力，如圖17所示進行計算。

圖 17計算邊界壓力

計算結果如圖18所示。

圖 18壓力統計值

由上圖可知，p1=312028.66Pa，P2=42000Pa，P3=3818.59Pa，將值代入式（1）可得射流泵效率為：

即給射流泵效率僅為5.35%，需要對其結構進行優化。目前設計良好的射流泵效率可達40%左右。