燃油引射泵最优喉嘴距的数值模拟及试验研究

孙华伟 易晓红 赵景刚

【摘 要】为提高燃油引射泵的效率，本文应用CFD流体仿真软件对某型引射泵的内部流场进行了数值模拟，分析了喉嘴距这一重要结构参数变化时对引射泵性能的影响。通过计算不同喉嘴距下引射泵的性能参数，分析其效率曲线，得出引射泵设计的最优喉嘴距。同时将仿真结果与试验结果进行对比，给出合理的结论，为今后设计高效率的引射泵提供理论依据。

【关键词】引射泵 喉嘴距 效率 仿真 试验验证

引射泵是一种利用射流紊动扩散来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备[1]。由于其本身没有运动部件，且结构简单、密封性好、可靠性高、加工容易和便于维护等优点，在飞机燃油系统也有着广泛的运用。然而，相比较燃油离心泵，引射泵内部流动复杂，整体效率偏低，在整个燃油系统中重要度不高。为提高引射泵在燃油系统的应用价值，需要对引射泵内部流场作进一步研究。

引射泵的内部流体流动属于高雷诺数的强剪切湍流射流，流场非常复杂，传统试验方法很难精确测量。近年来，一些学者利用CFD流体仿真软件对引射泵内部流场进行了数值模拟[2-3]，研究表明结构参数对引射泵的性能有很大的影响，而喉嘴距是其中的关键因素，存在最优喉嘴距。但不同文献给出的最优喉嘴距的范围不尽相同：胡湘韩认为喉嘴距最优范围为（0～2）倍喷嘴直径长度之间[4]；陆宏圻则认为最优喉嘴距范围在（0.5～1）倍喉管直径长度之间[1]； 机械工程手册中则推荐喉嘴距最优范围为（0.5～1）倍喷嘴直径长度之间。众多文献之间存在差异，而且缺乏试验验证。尤其是燃油引射泵，其工作介质物理特性与水有着显著差异，更需要对最优喉嘴距的选取范围进行深入研究。

因此，本文采用数值模拟和试验验证相结合的方法来研究引射泵的喉嘴距对其性能的影响，并给出合理的最优喉嘴距范围，从而优化引射泵的结构形式，提高其工作效率，对引射泵的进一步发展具有深远的意义。