射流泵内泥浆输运特性数值模拟开题报告

 2021-11-14 09:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究背景及意义

射流泵是一种利用射流紊动扩散作用来传递质量和能量的流体机械和反应设备,同时它具有结构简单、加工容易、封闭性好、无运动部件和便于安装维护等优点,有利于输送多种流体介质。典型的射流泵一般由喷嘴、吸入室、混合室、喉管和扩散器等部件组成(图1)。其工作过程一般为:高速工作流体(亦称作主动流体或一次流)经喷嘴加速后射入含有被抽吸流体(亦称作引射流体二次流)的吸入室。喷嘴处产生的压降促使被吸流体由外界经吸入室流道进入混合室,两股流体间的粘性摩擦产生卷吸作用,使得被吸流体随着工作流体进入喉管,通过紊动扩散作用将能量和动量从工作流体传向被吸流体。但在喉管的混合过程中,两种速度差较大的流体进行混合导致大量的能量损失,故射流泵本身的工作效率不高。

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2. 研究的基本内容与方案

本课题基于原有的射流泵模型理论,了解和掌握两相流射流泵的工作机理与射流状态。采用理论分析和数值模拟等方法,进行射流泵输送泥浆的两相流模拟,旨在找出两相射流泵的最佳工况点及较优的设计参数。基本内容如下:①调研国内外射流泵的研究现状以及在工程中的实际使用情况,包括单相射流泵及制冷循环中所用二相流射流泵。学习研究方法和探究思路,总结分析目前研究中尚且存在的不足与实际问题,并提出新的改进目标。②根据对输送泥浆的工作环境、所需流量等因素确定射流泵的基本尺寸(面积比,喉管长度,扩散管结构),建立三维模型,采用有限体积的方法进行模拟。③探究射流泵本身主要结构(混合室长度、喷嘴形式等)对流体流动特性的交互影响,设置不同尺寸下高速水射流与低速泥浆在混合室混合模拟,监测两相流之间的能量和速度交换状态,综合分析各因子交互作用下的泵工作效率、引射系数以及流体混合情况等。④对不同工况(初始速度比、背压)下射流泵进行数值模拟,得到工作状态对泵内静压、流体速度核心的衰减影响规律,综合尺寸结论对射流泵的改进提出建议。

技术路线图如下:

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3. 研究计划与安排

2020年02月20日--03月15日: 查阅文献,拟定草纲,完成开题报告,按时完成学校规定的文献翻译工作。

2020年03月16日--03月25日: 参考文献,学习solidworks建模软件的使用,熟悉计算流体力学数值仿真的基本流程。使用二维模型进行最初的模拟计算,观察两相射流的相互作用与发展,确定一些关键参数值,并初步建立射流泵数值模拟的三维模型。

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4. 参考文献(12篇以上)

中文文献:

[1]李庆扬.王能超.易大义,数值分析(第5版)[m]. 2008:清华大学出版社.

[2]john d. anderson, jr.著,姚朝晖.周强编译,计算流体力学入门(国际著名力学图书——翻译版系列)[m]. 2010:清华大学出版社.

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