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摘要：文章对在污水厂加药系统中射流泵的应用进行性能研究，采用FLUENT6.2软件对实况下射流泵三维流场进行数值模拟，并对计算结果进行性能预测。对于了解射流泵内部流动状况，提高在实际应用中射流泵的效率，为射流泵的进一步研究提供可靠依据。
关键词：射流泵；FLUENT；数值模拟
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0052-03
射流泵是利用射流湍流扩散作用进行传质传能的流体机械和混合反应设备。它由于本身没有运动部件，并且具有结构简单、密封性好、可靠性高、便于维护和加工容易等优点，使其在放射、易燃、易爆等特殊场合中具有不可替代的优势，如今已在各项工程中得到了广泛的应用。而能够在各种环境下高效率的运行成为了射流泵发展应用所面临的主要问题。
随着计算机的发展和各种专业计算软件的开发，对射流泵进行全三维数值模拟已经可以实现。本文借助FLUENT6.2软件对液体射流泵的整个流场进行了三维数值模拟。为了壁面的粘性效应明显，壁面采用相应的变化梯度划分网格。本文对射流泵在污水加药系统中的新型应用进行内部流场的模拟，得出了一些有价值的性能信息。
1.3 计算模型
本文根据选择动力泵的规格以及文献[1]中给出的射流泵设计最优公式，文献[2]中给出的选取最佳喉管距的方法，以及文献[3]中给出的选取最佳喉管长度的方法，初步确定所采用的射流泵的部分参数，建立实验模型来进行分析，其结构如图1所示，具体尺寸如表2所示。按照射流泵结构尺寸，用UG NX6.0软件对其内部流场进行三维实体造型。
1.4 网格划分
用UG NX6.0软件将射流泵内部流场的三维模型导出IGS文件，将文件导入FLUENT的前处理模块GAMBIT中，进行模型的网格划分以及的边界面的定义。为了结果的计算精确性，本文采用Tet/Hybrid方式进行网格划分，网格总计1 241 584个。
1.5 边界条件
工作液体进口设为压力进口，根据动力泵的规格设为0.3 MPa，吸入液体进口与混合液出口都定为压力边界条件。
2 模拟结果及性能预测
各项设置设定完毕之后，设定计算次数为1 000次、 松驰因子0.01。迭代残差小于10-3，计算结果可用。由流场总压分布图（图2）可以看出，由于射流紊动扩散作用，整个吸入室内部都为负压区，而喷嘴与喉管之间的负压值最低，从而吸入被吸液体，可看出喷嘴出口处压力梯度还是非常大，喉管出口处压力分布则比较平均，说明两股流体已经得到充分混合；由图3中可看出射流泵内部流场速度分布，喉管内速度梯度呈现减小的趋势，出口处的液体流速分布也比较均匀；图4可以看出扩散管部分速度较小，并且速度分布也比较平均，说明扩散管出口处的流态已经比较稳定。
对不同出口扬程的情况进行模拟下得到射流泵的性能预测曲线图5，其流量随着扬程的增大而减小；由图可知，该规格射流泵的最高效率约16%，由于药液的粘性较大而造成了比较多的能量损失。
通过对射流泵性能预测，可以看出该规格泵在实际工况下效率不高，还应进一步优化改进，建议调整喉管距和喉管长度，并对吸入室的设计参数加以考虑，以提高泵的效率。
3 结 论
根据数值模拟可得，在一些特殊条件，如转动部件易损的情况下，可以考虑合理的应用射流泵，选择符合要求且能达到最佳效率的泵。本文利用CFD对射流泵内的流场进行了数值计算，得到了其内部流场的分布规律，并与对其性能有了初步的判断。对于了解射流泵内部流动情况，改进射流泵的结构设计具有参考价值。
参考文献：
[1] 陆宏圻.喷射技术理论及应用[M].武汉大学出版,2004.
[2] 龙新平,程茜,韩宁,等.射流泵最佳喉嘴距的数值模拟[J].核动力工程,2008,29(1).
[3] 龙新平,程茜,韩宁,等.射流泵喉管最优长度的数值计算[J].水利学报,2003,(10).
[4] 朱红均,林元华,谢龙汉.流体分析及仿真实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[5] 陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,1998.
关键词：射流泵；FLUENT；数值模拟
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0052-03
射流泵是利用射流湍流扩散作用进行传质传能的流体机械和混合反应设备。它由于本身没有运动部件，并且具有结构简单、密封性好、可靠性高、便于维护和加工容易等优点，使其在放射、易燃、易爆等特殊场合中具有不可替代的优势，如今已在各项工程中得到了广泛的应用。而能够在各种环境下高效率的运行成为了射流泵发展应用所面临的主要问题。
随着计算机的发展和各种专业计算软件的开发，对射流泵进行全三维数值模拟已经可以实现。本文借助FLUENT6.2软件对液体射流泵的整个流场进行了三维数值模拟。为了壁面的粘性效应明显，壁面采用相应的变化梯度划分网格。本文对射流泵在污水加药系统中的新型应用进行内部流场的模拟，得出了一些有价值的性能信息。
1.3 计算模型
本文根据选择动力泵的规格以及文献[1]中给出的射流泵设计最优公式，文献[2]中给出的选取最佳喉管距的方法，以及文献[3]中给出的选取最佳喉管长度的方法，初步确定所采用的射流泵的部分参数，建立实验模型来进行分析，其结构如图1所示，具体尺寸如表2所示。按照射流泵结构尺寸，用UG NX6.0软件对其内部流场进行三维实体造型。
1.4 网格划分
用UG NX6.0软件将射流泵内部流场的三维模型导出IGS文件，将文件导入FLUENT的前处理模块GAMBIT中，进行模型的网格划分以及的边界面的定义。为了结果的计算精确性，本文采用Tet/Hybrid方式进行网格划分，网格总计1 241 584个。
1.5 边界条件
工作液体进口设为压力进口，根据动力泵的规格设为0.3 MPa，吸入液体进口与混合液出口都定为压力边界条件。
2 模拟结果及性能预测
各项设置设定完毕之后，设定计算次数为1 000次、 松驰因子0.01。迭代残差小于10-3，计算结果可用。由流场总压分布图（图2）可以看出，由于射流紊动扩散作用，整个吸入室内部都为负压区，而喷嘴与喉管之间的负压值最低，从而吸入被吸液体，可看出喷嘴出口处压力梯度还是非常大，喉管出口处压力分布则比较平均，说明两股流体已经得到充分混合；由图3中可看出射流泵内部流场速度分布，喉管内速度梯度呈现减小的趋势，出口处的液体流速分布也比较均匀；图4可以看出扩散管部分速度较小，并且速度分布也比较平均，说明扩散管出口处的流态已经比较稳定。
对不同出口扬程的情况进行模拟下得到射流泵的性能预测曲线图5，其流量随着扬程的增大而减小；由图可知，该规格射流泵的最高效率约16%，由于药液的粘性较大而造成了比较多的能量损失。
通过对射流泵性能预测，可以看出该规格泵在实际工况下效率不高，还应进一步优化改进，建议调整喉管距和喉管长度，并对吸入室的设计参数加以考虑，以提高泵的效率。
3 结 论
根据数值模拟可得，在一些特殊条件，如转动部件易损的情况下，可以考虑合理的应用射流泵，选择符合要求且能达到最佳效率的泵。本文利用CFD对射流泵内的流场进行了数值计算，得到了其内部流场的分布规律，并与对其性能有了初步的判断。对于了解射流泵内部流动情况，改进射流泵的结构设计具有参考价值。
参考文献：
[1] 陆宏圻.喷射技术理论及应用[M].武汉大学出版,2004.
[2] 龙新平,程茜,韩宁,等.射流泵最佳喉嘴距的数值模拟[J].核动力工程,2008,29(1).
[3] 龙新平,程茜,韩宁,等.射流泵喉管最优长度的数值计算[J].水利学报,2003,(10).
[4] 朱红均,林元华,谢龙汉.流体分析及仿真实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[5] 陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,1998.