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蒸汽喷射器是一种将高压蒸汽和低压蒸汽混合,并发生能量交换,达到适中蒸汽压力及抽取真空的装置。它具有节能效果好、结构简单、造价低廉和维修方便等优点,并且对被抽吸介质无严格要求,广泛应用于海水淡化、水利、化工、石油及航空等领域。传统结构的喷射器是在特定工况参数下设计完成的,一经制成则只能在设计工况时保持最佳的工作性能。一旦操作参数偏离设计工况,喷射性能会迅速降低,甚至不能工作。而可调式蒸汽喷射器在操作工况变化时可以对喷嘴喉部直径进行调节,使喷射器稳定运行。由于传统的理论和实验方法不能对可调式蒸汽喷射器内部的超音速流场做出准确的分析和测定,本文采用商业模拟软件STAR-CCM+,对可调式蒸汽喷射器进行三维数值模拟。考察操作参数和结构参数对可调式蒸汽喷射器内部流场的影响,分析了喷射系数、喷射器各段效率以及混合室内的涡结构与操作参数和结构参数变化的关系。本文主要的研究工作:(1)分析了背压、工作蒸汽压力和引射蒸汽压力对可调式蒸汽喷射器内流场结构及性能的影响;(2)考察分析面积比对喷射系数、蒸汽流量、喷嘴效率、吸入室效率、混合室效率以及扩压室效率等参数的影响;(3)与设计参数相同的单喷嘴蒸汽喷射器,在相同操作工况下的模拟结果进行对比分析;(4)对混合室内流体涡结构进行分析。研究结果表明:在喷射器偏离设计操作条件时,通过改变面积比可以将喷射器性能保持在一个相对稳定的区域。操作压力是影响喷射器工作性能的主要操作参数。喷嘴效率只受工作蒸汽压力和面积比的影响;引射蒸汽压力和背压的变化对其无影响。当面积比一定时,存在一个临界工作蒸汽压力Pp*使吸入室效率达到最大。混合室效率是影响整个喷射器效率的主要因素。扩压室效率随背压和面积比的增大都呈现上升趋势,随工作蒸汽压力的升高先增大后减小,随引射蒸汽压力的增大而减小;影响可调式蒸汽喷射器内两股流体掺混效果的主要是流向涡。在总涡量一定的情况下,流向涡强度越大,掺混效率越高。本研究为可调式蒸汽喷射器理论的深入研究提供可靠的理论基础。