燃油引射泵最優(yōu)喉嘴距的數(shù)值模擬及試驗研究

孫華偉 易曉紅 趙景剛

【摘 要】為提高燃油引射泵的效率，本文應(yīng)用CFD流體仿真軟件對某型引射泵的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了喉嘴距這一重要結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時對引射泵性能的影響。通過計算不同喉嘴距下引射泵的性能參數(shù)，分析其效率曲線，得出引射泵設(shè)計的最優(yōu)喉嘴距。同時將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行對比，給出合理的結(jié)論，為今后設(shè)計高效率的引射泵提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】引射泵 喉嘴距 效率 仿真 試驗驗證

引射泵是一種利用射流紊動擴(kuò)散來傳遞能量和質(zhì)量的流體機(jī)械和混合反應(yīng)設(shè)備[1]。由于其本身沒有運動部件，且結(jié)構(gòu)簡單、密封性好、可靠性高、加工容易和便于維護(hù)等優(yōu)點，在飛機(jī)燃油系統(tǒng)也有著廣泛的運用。然而，相比較燃油離心泵，引射泵內(nèi)部流動復(fù)雜，整體效率偏低，在整個燃油系統(tǒng)中重要度不高。為提高引射泵在燃油系統(tǒng)的應(yīng)用價值，需要對引射泵內(nèi)部流場作進(jìn)一步研究。

引射泵的內(nèi)部流體流動屬于高雷諾數(shù)的強(qiáng)剪切湍流射流，流場非常復(fù)雜，傳統(tǒng)試驗方法很難精確測量。近年來，一些學(xué)者利用CFD流體仿真軟件對引射泵內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬[2-3]，研究表明結(jié)構(gòu)參數(shù)對引射泵的性能有很大的影響，而喉嘴距是其中的關(guān)鍵因素，存在最優(yōu)喉嘴距。但不同文獻(xiàn)給出的最優(yōu)喉嘴距的范圍不盡相同：胡湘韓認(rèn)為喉嘴距最優(yōu)范圍為（0～2）倍噴嘴直徑長度之間[4]；陸宏圻則認(rèn)為最優(yōu)喉嘴距范圍在（0.5～1）倍喉管直徑長度之間[1]； 機(jī)械工程手冊中則推薦喉嘴距最優(yōu)范圍為（0.5～1）倍噴嘴直徑長度之間。眾多文獻(xiàn)之間存在差異，而且缺乏試驗驗證。尤其是燃油引射泵，其工作介質(zhì)物理特性與水有著顯著差異，更需要對最優(yōu)喉嘴距的選取范圍進(jìn)行深入研究。

因此，本文采用數(shù)值模擬和試驗驗證相結(jié)合的方法來研究引射泵的喉嘴距對其性能的影響，并給出合理的最優(yōu)喉嘴距范圍，從而優(yōu)化引射泵的結(jié)構(gòu)形式，提高其工作效率，對引射泵的進(jìn)一步發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。