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真空科学与技术学报2024年第07期:基于正交试验的蒸汽喷射器喷嘴结构优化

来源:期刊VIP网 时间:


作者:秦汉时;方凯跃;高洪辉;操正清;杨雪龙;

单位:湖北经济学院碳排放权交易省部共建协同创新中心;湖北经济学院低碳经济学院;武汉大学动力与机械学院;中国计量大学计量测试工程学院;

摘要:采用计算流体动力学(CFD)技术结合正交试验方法对蒸汽喷射器喷嘴的结构参数进行优化以提高效率。以同时优化喷嘴收缩段形状曲线、喉管长径比以及扩散段角度为目标,将喷射系数(ER)和临界背压(CBP)作为性能指标,建立L_9(3~3)正交表,制定9组试验方案,共77个案例。采用湿蒸汽模型计算蒸汽流动过程中的相变现象。通过极差分析得出了三个参数的重要性顺序并对整体以及喷嘴处的流场进行分析。结果表明:影响蒸汽喷射器工作蒸汽流量、喷射系数和临界背压的主要因素为喷嘴收缩段形状曲线;影响被吸蒸汽流量主要因素为扩散段角度和喷嘴收缩段形状曲线;二次曲线、较小的喉管长径比和较大的扩张段角度有利于降低喷嘴阻力,提高工作蒸汽流量;湿蒸汽模型考虑了喷射器的冷凝现象,对喷射器内部流动的计算更为真实。

关键词:喷射器;湿蒸汽;喷嘴;正交实验;优化;计算流体动力学