[01624946]射流泵复杂流动机理及其工程应用

本科技成果在973、863、国家自然科学基金等国家项目以及企业的支持下,根据射流泵利用紊动扩散作用实现传能传质、输送与混合的工作原理,针对目前射流泵内流机理及空化流动机理不完善、射流泵传能效率较低、射流泵设计理论适用范围小等问题,采用理论分析、数值计算和试验测量相结合的方法,对射流泵的内流机理、空化机理以及优化设计等进行了系统的研究,建立了射流泵流动分析与结构设计新的理论体系。在内流机理方面,创新性地采用了全三维研究方法,揭示了受限空间强剪切流动下射流泵内部流动机理,得到了包含倒流阶段的性能曲线,提出了射流泵细观流动结构与宏观特性预测相结合的新方法,建立了射流泵内部细观流动结构与外特性之间的本质关联,为射流泵设计提供了理论依据;在空化机理方面,揭示了射流泵全流动过程中不同阶段的空化发生与演变机制,掌握了射流泵内两类初生空化及其影响因素,建立了空化初生判断方程式和极限空化流动控制方程组,阐释了射流泵极限工况的发生机理及其振荡特性,揭示了几何参数与动力参数对空化性能的影响规律,并提出了基于补气/补水抑制空化影响的有效方法;在优化设计方面,传统设计理论未考虑参数之间的耦合交互作用影响,也无法满足射流泵在特殊工况条件下的设计需求,本项目综合考虑了各结构参数及其交互作用对射流泵流场和性能的影响,提出了射流泵结构多参数耦合优化设计准则,构建了一套完备的射流泵水力设计理论与方法,开发了用户友好型的射流泵水力设计软件。在理论分析与试验研究的基础上,与相关单位持续开展了深入的合作,研发了一系列稳定可靠的高性能射流泵装置,其性能领先同行业产品,达到了国际先进水平,在航空航天、船舶海洋、石油化工、水利水电等领域得到了广泛应用,产生了重大的经济、社会和环境效益。