水蒸氣噴射泵數值研究進展

王曉冬1 董敬亮1，2 雷宏健1 屠基元2

(1.東北大學真空與流體工程研究所 沈陽 110819;2.墨爾本皇家理工大學機械工程與航空學院澳大利亞 3083 )

　　摘要：水蒸氣噴射泵具有結構簡單、無運動部件、抽氣量大、能抽出含有粉塵和水蒸氣的氣體等優點，是鋼液真空處理、石油減壓蒸餾、海水淡化、噴射制冷、真空干燥等大型裝備中獲得真空環境的核心設備。

　　研究者和生產部門一直致力于提高水蒸氣噴射泵的抽氣效率，而水蒸氣噴射泵內部存在的跨音速流動以及工作蒸汽自發凝結行為，使得經典理論分析方法對噴射泵內部流動規律、各操作參數對泵性能影響的研究難以確切。

　　計算流體力學(CFD)作為研究單相流動、多相流動與傳熱問題的重要手段，已經成為理解噴射泵抽氣機制、研究噴射泵性能、改進噴射泵結構的重要方法，并在實踐中得到驗證。本文介紹了水蒸氣噴射泵數值模擬的理論模型、數值求解策略、典型噴射泵

　　結構參數和操作參數條件下的數值模擬結果、分析比較了三維模擬結果與二維模擬結果、理想氣體模型與濕蒸氣模型模擬結果的差別，并與實驗結果作了對比。數值模擬結果表明，三維模擬濕蒸氣模型的適用性，采用濕蒸汽模型，對水蒸氣噴射泵內部流動進行模擬，獲得的結果對提高水蒸氣噴射泵抽氣性能、提高抽氣效率更具指導意義。

　　關鍵詞：水蒸氣噴射泵 抽氣特性 理論建模 濕蒸汽模型 數值模擬

　　基金項目：中澳國際合作項目(No. 74404015);遼寧省自然基金項目(No. 20102073);回國博士啟動基金項目(No. 18504032)