燃油引射泵最優喉嘴距的數值模擬及試驗研究

孫華偉 易曉紅 趙景剛

【摘 要】為提高燃油引射泵的效率，本文應用CFD流體仿真軟件對某型引射泵的內部流場進行了數值模擬，分析了喉嘴距這一重要結構參數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，分析其效率曲線，得出引射泵設計的最優喉嘴距。同時將仿真結果與試驗結果進行對比，給出合理的結論，為今后設計高效率的引射泵提供理論依據。

【關鍵詞】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散來傳遞能量和質量的流體機械和混合反應設備[1]。由于其本身沒有運動部件，且結構簡單、密封性好、可靠性高、加工容易和便于維護等優點，在飛機燃油系統也有著廣泛的運用。然而，相比較燃油離心泵，引射泵內部流動復雜，整體效率偏低，在整個燃油系統中重要度不高。為提高引射泵在燃油系統的應用價值，需要對引射泵內部流場作進一步研究。

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

因此，本文采用數值模擬和試驗驗證相結合的方法來研究引射泵的喉嘴距對其性能的影響，并給出合理的最優喉嘴距范圍，從而優化引射泵的結構形式，提高其工作效率，對引射泵的進一步發展具有深遠的意義。