蒸汽噴射器是提高流體壓力而不直接消耗機械能的設備，因其結構簡單可靠、運轉費用低廉而得到廣泛應用，如真空系統、制冷循環、火箭和噴氣飛機的推進系統，乃至核電廠的核心冷卻系統等。蒸汽噴射器雖然結構簡單，但其設備內部氣體的超音速混合過程非常復雜，存在著激波、邊界層、剪切層的交互作用，混合機理尚不清楚。現有的設計理論大都采用半經驗半理論的辦法，誤差較大。在工程實踐中，蒸汽噴射器仍存在著運行不穩定、動態調節性能差、設計性能與實際性能不一致等問題。因而，對蒸汽噴射器的理論機理進行深入研究，完善噴射器一維設計理論，從而為操作條件及結構參數的優化設計提供理論依據，實現噴射系數、壓縮比、膨脹比、(火用)效率、性能系數、投資費用的***佳匹配，具有重要的學術價值及工程意義。
為此，本文從理論分析及數值模擬兩方面對噴射器的設計理論進行探討，主要研究工作和結論有： (1)在112篇相關文獻的基礎上，對噴射器理論、實驗及數值研究諸方面作了回顧，并對兩種理論——定壓混合理論及定常面積混合理論，三種方法——經典空氣動力學法、熱力學法及數值模擬法作了較為詳細的闡述 (2)從熱力學狀態參數變化的角度出發，在作了6項假設之后分別利用熱力學第一定律及第二定律分析了蒸汽在噴嘴、混合段及擴散段內的工作過程，籍此建立了蒸汽噴射器噴射系數計算的理想模型、動量守恒模型及動能守恒模型。采用IAPWS—IF97公式計算水蒸汽熱力參數，對噴嘴、混合段及擴散段的效率對單級蒸汽噴射器(火用)效率的影響作了分析。結果表明，動量守恒模型雖在數學上與理想模型有一定的差異，但若采用適當的效率系數可以取得與經驗數據滿意的一致性；而動能守恒模型雖然當所有效率等于1時能與理想模型相一致，卻很難找到一組系數使之與經驗值相吻合。實際中，采用動量守恒模型計算噴射系數及壓縮壓力，動能守恒模型分析噴射器的(火用)效率能取得令人滿意的效果。 (3)采用大型計算流體動力學軟件FLUENT對超音速蒸汽噴射器內流體的混合過程進行數值模擬。分析了模型維數、網格系統、湍流模型、離散格式等因素對數值計算結果的影響，以期獲得依網格收斂的解，在此基礎上分別對大膨脹比、大壓縮比蒸汽噴射真空泵及大膨脹比、中等壓縮比的蒸汽噴射式熱泵內的超音速流動過程進行了數值模擬。 (4)計算并分析了各種特征幾何參數對噴射器操作性能的影響。數值結果表 南京工業大學碩士學位論文 摘要 明：第二喉管起著擴展激波系的功能，其與噴嘴喉管的面積比極大地影響著波 系結構，從而影響著噴射器的操作性能。在一定的設計工況下，總存在一個*** 佳的面積比對應于***大的噴射系數，其主要的物理特征為通過工作蒸汽噴嘴產 生的激波系剛好能夠通過第二喉管；噴射器的工作能力隨噴嘴與混合室入口相 對位置的改變而改變。在一定的設計工況下，總存在一個***佳的噴嘴出口與混 合宣入口截面的距離對應于噴射系數的***大值，并且將噴嘴向混合段移近一點， 噴射器的性能變化并不大，但當噴嘴遠離混合段時，噴射器性能急劇惡化；混 合段錐頂角對噴射器（真空泵）性能的影響較小，在3”～7”之間噴射系數并無 明顯變化。按等壓混合理論設計的噴射器較等面積混合理論具較好的工作性能。 ＊）計算并分析了工作蒸汽的壓力和溫度3射及混合流體壓力等熱力參數 對噴射器操作性能的影響，并根據噴射器內的物理現象及噴射系數的變化規律 將蒸汽噴射器的操作狀態分為臨界狀態、亞臨界狀態和回流狀態三類，同時指 出臨界點為***佳工作點。
