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1. 研究目的与意义（文献综述）
目前我国已经超越日本成为世界第二大经济体，对能源的需求有着进一步增大的趋势，也面临着严峻的环境污染问题[1-3]。为了全面贯彻科学发展观并实现可持续发展，依靠先进的科技手段来最大限度地提升企业在生产过程中的能源利用率并降低成本和污染物的排放的重要性不言而喻。
蒸汽喷射器是一种可以将低品位的能量转化为高品位能量的流体机械，具有无动力部件，结构简单，成本低廉，维修方便，操作简易，运行平稳，节能效果显著等优点[4-10]，对工业生产中的节能减排有着一定的促进作用，因此工程应用广泛。在石油化工生产的过程中通常会有大量的低温余热蒸汽产生，为了将这些低温余热蒸汽的能量进行循环利用，很多企业会选择蒸汽喷射器实现对这些低温余热蒸汽的回收。同时蒸汽喷射器也曾用于在原油开采过程中回收挥发的甲烷、乙烷和丙烷等挥发性气体并取得了良好的效果。在电厂热力系统中通常采用蒸汽喷射器对除氧器的管路进行改造，在保持工作蒸汽不变的情况下，通过蒸汽喷射器来实现对采暖抽汽的引射，在保证除氧器的蒸汽用量的同时增加了采暖抽汽量，提升了经济效益，节约了成本。在海水淡化系统中，由于汽轮机的抽汽压力和海水淡化装置所需的加热蒸汽压力之间通常有着较大的差值，这一富裕压头可以被蒸汽喷射器所利用以引射海水淡化装置中间某一效产生的二次蒸汽并共同作为加热蒸汽，从而实现节能[11-13]。除此之外，蒸汽喷射器在其他领域同样有着广泛的应用，如纺织、造纸等轻工业和制冷及低温工程中等。上述事例说明蒸汽喷射器应用于多种不同的场合中，其内部流动的工质种类也因场合变动而有所不同，其结构设计过程也十分繁琐，通常采用经验参数来简化设计，这样导致了喷射器的设计结构与实际存在较大的偏差，从而使其性能大打折扣，因此，如何对蒸汽喷射器的结构进行优化，使其工作在最佳的状态下也是科学研究和工程应用中的一个不可忽视的问题。
关于蒸汽喷射器的理论研究最早可以追溯到19世纪60年代，德国的科学家zennuer[14-15]参照动量定理提出了喷射器设计的基础理论。随后keenan[16]和其团队成员进一步完善了上述理论，并做了相关的实验来验证理论的精确性。但是这些理论难以应用于解决实际过程的应用问题。20世纪70年代之后，台湾学者huang[17]等采用理论研究的方式探索了喷射器的性能，并定义：当引射流体在混合室的收缩部分流动时会在该部分的某一位置达到声速，并将该位置的面积称为“假想喉部面积”同时采用实验的方法测量了这部分面积的数值。其实验还得出如下结论：激波形成的位置取决于喷射器等截面段的长度、面积，混合室与喷嘴的相对的位置、装置内部的粗糙度等因素。为了更为精确地分析喷射器内部结构对工作性能的影响， huang等学者基于实验结论建立了喷射器的一维分析模型。出于种种原因一维模型的计算精度有限，因此多数学者开始着眼于喷射器的二维分析模型研究，如coff、googan和tollmien[18]等学者。但是这些学者只是进行了相关的基础研究，没能进一步深入。如今，许多研究人员利用计算机这一主要工具研究喷射器的二维、三维模型并得出可靠的结果。我国的学者在蒸汽喷射器的理论研究方面主要是基于热力学的基本原理计算了喷射器内部的工作过程并建立了相关的理论模型，这样可以更加精确地对喷射器内部流体的流动过程进行分析。徐海涛等建立了几种计算模型并研究了喷射器的主要结构尺寸（如工作喷嘴、喷射器混合段和扩散段）长度的变化对喷射器性能的影响。结果表明动量守恒模型有助于计算喷射系数和压缩动力，而动能模型在分析喷射器的工作效率方面有着较大的优势，但是并没有提出其研究的喷射器在最优状态下工作时主要结构的尺寸[19]。丁学俊等通过分析计算喷射器内部工质的工作原理得到了简便的设计方法[20]，并通过建立数学模型的方式获得了相关重要的参数。
2. 研究的基本内容与方案
（1）对蒸汽喷射器的内部流场进行分析
根据表1给出的蒸汽喷射器的结构参数，利用cfd软件，建立蒸汽喷射器的几何模型，选择合适的求解器并设置相关参数，然后分析蒸汽喷射器内部的压力和马赫数的变化规律以及出现这种变化规律的原因所在，并同时分析在喷射器内部压力和马赫数变化的过程中产生的各种现象，如激波等。
（2）分析喷嘴出口直径改变对喷射器性能的影响
3. 研究计划与安排
| 1-3周 | 阅读参考文献并和指导老师交流，了解国内外的研究现状，明确研究方向及研究意义，完成开题报告。同时完成5000汉字以上工作量的外文文献或者技术资料的翻译。 |
| 4-5周 | 在老师和师兄的指导下学习ANSYS Fluent的基本知识，能够独立建立蒸汽喷射器的二维模型，并进行网格划分。 |
| 6-9周 | 分析蒸汽喷射器的喷嘴出口直径和混合室的长度的改变对喷射器性能的影响，并找出最佳的喷射器的喷嘴出口直径和混合室的长度。 |
| 10-14周 | 分析喷嘴出口直径、混合室出口直径、扩压室的长度等参数的变化对蒸汽喷射器性能的影响，并结合上一阶段的分析结果进行综合分析以筛选出文章所研究的蒸汽喷射器性能最优时的尺寸参数，并简要分析变工况运行对蒸汽喷射器的工作性能影响。 |
| 15周 | 将研究结果以论文的型式进行总结，并准备毕业答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]. 强化节能环保 打造企业发展永动力——记青拓集团有限公司[j]. 环境保护,2017,(01):77-79
[2] 张国兴,高秀林,汪应洛,刘明星. 政策协同:节能减排政策研究的新视角[j]. 系统工程理论与实践,2014,(03):545-559.
[3]饶清华,邱宇,许丽忠,张江山,蔡如钰,赵扬. 基于多目标决策的节能减排绩效评估[j]. 环境科学学报,2013,(02):617-625.
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