FLUENT引射器模拟

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1 前言                                                              

引射器在燃烧器中最重要的几何结构，是一种使用非常广泛的流体机械，其基本工作原理为：通过高压流体的射流来实现能量转换，因此不消耗机械能。研究引射器的结构参数对性能影响的方式一般是采用CFD数值模拟技术。本案例将针对引射器做一个简单的原理性计算。

2 问题描述                                                          

建立以下的二维轴对称简化引射器模型，其中工作流体喷嘴直径为2mm，混合室的直径40mm，长度100mm，引射流体环形入口宽度3mm。这里暂不考虑组分，介质均为空气，但是工作流体和引射流体分布设定成热、冷流体以考察气混合情况，温度分别为50℃和25℃。

喷嘴和引射入口均设置为压力入口，总压分别设置为2000Pa和0Pa，出口设置为压力出口，静压为0。湍流模型采用标准k-e模型。

图1 二维引射器模型

3 计算结果                                                          

引射器的速度云图如下，可以看到明显的射流状态。再看一下流线图，可以看到引射流入口的空气被卷吸到射流气体附近。

图2 速度云图

图4 流线图

考察一下各出入口的质量流量，工作流体的流量为0.00021776223kg/s，引射流体的流量为0.0011520445kg/s，引射器的引射能力主要由引射系数来描述，其定义为：引射流体入口质量流量和工作流体入口质量流量的比值。因此，可以计算得出本案例简化引射器的引射系数为5.29。我们再观察一下各出入口的静压情况，可以看到喷嘴的压力为40.96Pa，引射入口呈现负压状态-11.57Pa，这就是引射器的本质原理，在实际工程应用中，这几个位置的压力是很关键的，要根据实际情况来定。

图5 出入口流量计算结果

图6 出入口压力

最后，我们再看一下温度分布情况，除了在入口位置温度差异较明显，经过混合后已经较为均匀了，这归功于湍流流动。另外，我们考察出口在径向的温度分布曲线，可以看出温度差异非常的小了。

图7 温度云图

图8 出口温度曲线