蒸汽喷射器是提高流体压力而不直接消耗机械能的设备，因其结构简单可靠、运转费用低廉而得到广泛应用，如真空系统、制冷循环、火箭和喷气飞机的推进系统，乃至核电厂的核心冷却系统等。蒸汽喷射器虽然结构简单，但其设备内部气体的超音速混合过程非常复杂，存在着激波、边界层、剪切层的交互作用，混合机理尚不清楚。现有的设计理论大都采用半经验半理论的办法，误差较大。在工程实践中，蒸汽喷射器仍存在着运行不稳定、动态调节性能差、设计性能与实际性能不一致等问题。因而，对蒸汽喷射器的理论机理进行深入研究，完善喷射器一维设计理论，从而为操作条件及结构参数的优化设计提供理论依据，实现喷射系数、压缩比、膨胀比、(火用)效率、性能系数、投资费用的***佳匹配，具有重要的学术价值及工程意义。

    为此，本文从理论分析及数值模拟两方面对喷射器的设计理论进行探讨，主要研究工作和结论有： (1)在112篇相关文献的基础上，对喷射器理论、实验及数值研究诸方面作了回顾，并对两种理论——定压混合理论及定常面积混合理论，三种方法——经典空气动力学法、热力学法及数值模拟法作了较为详细的阐述 (2)从热力学状态参数变化的角度出发，在作了6项假设之后分别利用热力学第一定律及第二定律分析了蒸汽在喷嘴、混合段及扩散段内的工作过程，籍此建立了蒸汽喷射器喷射系数计算的理想模型、动量守恒模型及动能守恒模型。采用IAPWS—IF97公式计算水蒸汽热力参数，对喷嘴、混合段及扩散段的效率对单级蒸汽喷射器(火用)效率的影响作了分析。结果表明，动量守恒模型虽在数学上与理想模型有一定的差异，但若采用适当的效率系数可以取得与经验数据满意的一致性；而动能守恒模型虽然当所有效率等于1时能与理想模型相一致，却很难找到一组系数使之与经验值相吻合。实际中，采用动量守恒模型计算喷射系数及压缩压力，动能守恒模型分析喷射器的(火用)效率能取得令人满意的效果。 (3)采用大型计算流体动力学软件FLUENT对超音速蒸汽喷射器内流体的混合过程进行数值模拟。分析了模型维数、网格系统、湍流模型、离散格式等因素对数值计算结果的影响，以期获得依网格收敛的解，在此基础上分别对大膨胀比、大压缩比蒸汽喷射真空泵及大膨胀比、中等压缩比的蒸汽喷射式热泵内的超音速流动过程进行了数值模拟。 (4)计算并分析了各种特征几何参数对喷射器操作性能的影响。数值结果表 南京工业大学硕士学位论文 摘要 明：第二喉管起着扩展激波系的功能，其与喷嘴喉管的面积比极大地影响着波 系结构，从而影响着喷射器的操作性能。在一定的设计工况下，总存在一个*** 佳的面积比对应于***大的喷射系数，其主要的物理特征为通过工作蒸汽喷嘴产 生的激波系刚好能够通过第二喉管；喷射器的工作能力随喷嘴与混合室入口相 对位置的改变而改变。在一定的设计工况下，总存在一个***佳的喷嘴出口与混 合宣入口截面的距离对应于喷射系数的***大值，并且将喷嘴向混合段移近一点， 喷射器的性能变化并不大，但当喷嘴远离混合段时，喷射器性能急剧恶化；混 合段锥顶角对喷射器（真空泵）性能的影响较小，在3”～7”之间喷射系数并无 明显变化。按等压混合理论设计的喷射器较等面积混合理论具较好的工作性能。 ＊）计算并分析了工作蒸汽的压力和温度3射及混合流体压力等热力参数 对喷射器操作性能的影响，并根据喷射器内的物理现象及喷射系数的变化规律 将蒸汽喷射器的操作状态分为临界状态、亚临界状态和回流状态三类，同时指 出临界点为***佳工作点。