刘成刚

摘 要：本文针对喷射器的应用特性，对可调式喷射器进行了结构优化，利用旋流掺混理论，在喷射器喷嘴出口处加装旋流叶片，对不同高度、安装个数及安装角度的突片和旋流叶片进行了数值研究。

关键词： 喷射器；旋转射流；喷射系数

1.旋流喷射器的提出

在可调式喷射器基本结构基础上改进喷嘴结构，在喷嘴出口处加装旋流叶片，以形成旋转射流，增强工作流体与引射流体掺混特性。主要针对不同旋流叶片个数、安装角度和叶片高度进行优化，以射流流速损失最小、喷射系数提高幅度最大为目标，寻求最优的旋转射流喷嘴结构。

2.旋流喷射器模型建立

简化后喷射器结构尺寸如图1。

以可调式喷射器为基础模型，忽略旋流叶片厚度，选择与喷嘴扩张段相等长度平面代替；叶片平均高度h分别选择1、1.3、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3mm；叶片安装个数n分别选取4、6、8、10、12；叶片安装角度α选取15°、20°、25°、30°、35°、40°；旋流式喷嘴整体结构如图2。

3.网格划分与参数设定

本文以分步处理的方式进行网格划分。对结构较规则的高、低压流体入口部分，混合室及扩压室部分采用结构的六面体网格；对结构较复杂喷嘴部分及吸收室部分采用以非结构化四面体网格为主，六面体网格为辅的方式划分。最后整合，经网格无关性验证后，原模型网格数为1589135，各突片型喷射器总网格数约160万左右。

喷射器工作介质为可压缩高速流体，采用基于压力-速度的耦合隐式解法。采用标准k?ε模型，考虑传热，操作环境设置为大气环境并忽略重力影响。……