年终系列实例EX7：单相射流泵内部流场数值模拟计算

单相射流泵内部流场数值模拟计算

如图1所示的射流泵，包括动力入口、吸入口与出口。已知泵动力入口速度1.66m/s，吸入口速度0.49m/s，出口压力0.042MPa，研究其内部流场分布及泵效率。

图1射流泵计算模型

在workbench中构建计算流程，采用ICEM CFD进行网格划分。计算流程如图2所示。

图2计算流程

网格划分过程这里不详细描述，建议使用ICEM CFD划分全六面体网格。这里仅为演示，因此划分四面体网格。划分后的计算网格如图3所示。

图3生成计算网格

FLUENT中的设置包括以下内容，下面以图形显示各重要设置选项。

图4采用压力基求解

图5采用Realizable K-E湍流模型

图6添加工作介质为water-liquid

图7设置计算域中介质为water-liquid

图8设置动力入口边界条件为速度入口，设置速度1.66m/s

图9设置吸入口速度0.49m/s

图10设置出口边界压力0.042MPa

图11压力速度耦合采用Coupled算法

图12初始化求解

图13设置迭代500步

图 14速度云图

图 15压力云图

定义射流泵效率计算方式：

式中，q3为吸入口流量，P2为出口压力，P3为吸入口压力， q1为动力液入口流量，P1为动力入口压力。

查看各边界质量流量，如图16可知，q1=3.24kg/s，q2=4.46kg/s，q3=1.227kg/s。

统计计算各边界压力，如图17所示进行计算。

图 17计算边界压力

计算结果如图18所示。

图 18压力统计值

由上图可知，p1=312028.66Pa，P2=42000Pa，P3=3818.59Pa，将值代入式（1）可得射流泵效率为：

即给射流泵效率仅为5.35%，需要对其结构进行优化。目前设计良好的射流泵效率可达40%左右。