推迟喷射泵大流量空化的喷射器设计方法与流程

本发明涉及水泵领域，尤其涉及一种推迟喷射泵大流量空化的喷射器设计方法。

背景技术：

1、在节水灌溉行业之中，喷射泵是喷灌系统中的核心供水设备，其具有装配简单，体积小，便于携带等优点。它是将导叶后腔内的高压介质经过喷嘴喷射至喷管，在喷管进口位置形成射流负压，将进口前腔内的空气卷吸至喷管内，经过叶轮导叶后排出，因此喷射器是喷射泵中的关键部件之一。

2、然而，目前的喷射泵中的喷射器的各参数不甚合理，导致喷射器在大流量工况下发生空化，致使喷射泵扬程下降，最终影响喷射泵的工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题而提供一种推迟喷射泵大流量空化的喷射器设计方法，由被吸流体和工作流体混合过程中应同时满足的连续方程、动量方程、k方程、ε方程入手，用于获得混合流体的性能参数，进而确定喷射器结构参数，从而缓减甚至避免喷射器在大流量工况下发生空化的情况，确保喷射泵的扬程，最终提高喷射泵效率，并创造了新的喷射器设计方法，有利于简化喷射器的设计过程。

2、本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：推迟喷射泵大流量空化的喷射器设计方法，所述喷射器包括轴线设置的喷嘴和喷管，所述喷管至少包括一体结构的三部分管段，三部分管段依次为吸收管、喉管和扩散管，所述吸收管的进口与喷嘴的出口直接为间距配合，其特征在于喷射器设计步骤包括：

3、步骤一、采用的标准k-ε模型，获取其连续方程、动量方程、k方程、ε方程；

4、步骤二、根据步骤一的各方程，获取喷射泵工作时混合流体的性能参数；

5、步骤三、根据步骤二获得的性能参数，获得喷射器的设计参数；

6、步骤四、根据步骤三确定的设计参数，获得各设计参数与扩散管出口直径之间的关系函数；

7、步骤五、通过扩散管出口直径得到喷射器各参数，完成喷射器设计。

8、作为优选，步骤一中的连续方程、动量方程、k方程、ε方程分别为：

9、连续方程：

10、

11、动量方程：

12、

13、ρ--密度；

14、μ--粘性系数；

15、p--修正压力；

16、μt--紊流粘性系数；

17、k方程：

18、

19、g--由平均速度梯度引起的紊动能产生项；σk--k的紊流普朗特数；

20、ε方程：

21、

22、σε--ε的紊流普朗特数。

23、作为优选，获取喷射泵性能参数包括：

24、获取喷射泵性能参数；

25、2.1)获得流量比q；

26、

27、q1--被吸流体体积流量；

28、q2--工作流体体积流量；

29、获取压力比h；

30、

31、δp3--射流泵压力；

32、δp2--工作压力；

33、g--重力加速度；

34、p、u、z--分别为静压、速度、位置水头；1、2、3--分别为被吸流体、工作流体、混合后的流体；α、β--为系数获取密度比ρs；

35、

36、ρ1--被吸流体密度；

37、ρ2--工作流体密度；

38、2.4)获得喷射泵效率；

39、

40、作为优选，步骤三中获得喷射器的设计参数包括：

41、获得喷嘴出口直径d1；

42、

43、--喷嘴入口流速系数；

44、g--重力加速度；

45、α--喉管入口修正系数；

46、δp0--工作压力；

47、获得喉管与喷嘴截面积比m；

48、最优面积方程为：

49、

50、ψ1、ψ0--分别为液体浓度系数；

51、

52、hc--喷射器几何扬程；

53、[hs]--工作泵的吸程；

54、hc--喷射器出口到离心泵进口之间的水头损失；

55、hs--工作泵的吸入沿程水头损失；

56、hb--喷射器工作流量下管路水头损失；

57、获得喉管直径；

58、

59、获得喉嘴距；

60、l1＝(0.5～1)d2(13)

61、获得喉管长度；

62、l2＝(1～2)d2(14)

63、获得扩散管长度；

64、

65、α--喉管扩散角；

66、d3--扩散管出口直径；

67、获得扩散管出口直径：

68、d3＝(1.6～2)d2(16)

69、作为优选，根据获得的扩散管出口直径d3，使所述喷射器的各参数与扩散管出口直径d3形成对应的关系函数：

70、喷嘴直径：d1＝(0.3～0.5)d3           (17)

71、喉管直径：d2＝(0.5～0.625)d3        (18)

72、喷管进口直径：d4＝(0.8～1)d3        (19)

73、喉嘴距长度：l1＝(0.25～0.625)d3     (20)

74、喉管长度：l2＝(0.5～1.25)d3          (21)

75、扩散管长度：l3＝(2.1～2.9)d3         (22)

76、喷嘴长度：l4＝(0.8～1)d3             (23)

77、作为优选，步骤一涉及的各方程式中，σk＝1.0；σε＝

78、1.3；c1ε＝1.44；c2ε＝1.92。

79、作为优选，在获得喷嘴出口直径d1的过程中，α＝1～1.05。

80、作为优选，在获得喉管与喷嘴截面积比m的过程中，在式(10)中，ψ1＝0.63；φ0＝0.17。

81、作为优选，在获得扩散管长度的过程中，在式(15)中，α＝5°

82、作为优选，步骤一涉及的各方程式中，σk＝1.0；σε＝

83、1.3；c1ε＝1.44；c2μ＝1.92；

84、在获得喷嘴出口直径d1的过程中，在式(9)中，α＝1～1.05；

85、获得喉管与喷嘴截面积比m的过程中，在式(10)中，ψ1＝0.63；ψ0＝0.17；

86、在获得扩散管长度的过程中，在式(15)中，α＝5°。

87、本发明具有的有益效果：

88、由被吸流体和工作流体混合过程中应同时满足的连续方程、动量方程、k方程、ε方程入手，用于获得混合流体的性能参数，进而确定喷射器结构参数，从而缓减甚至避免喷射器在大流量工况下发生空化的情况，确保喷射泵的扬程，最终提高喷射泵效率。

89、通过扩散管出口直径得到喷射器各参数，完成喷射器设计，使扩散管出口直径d3成为新的喷射器设计标准，创造了新的设计方法，有利于简化喷射器各参数的获得过程，使喷射器各参数的取值更为直观。