气相喷射器作为一种流体输送机械,其结构简单,本身无传动装置,可实现低品位能源的回收与利用,广泛应用于化工、石油、造纸以及航空航天等领域。喷射器虽然结构简单,但其内部流场结构复杂,流体间的混合层效应、激波现象和近壁面边界层等现象使得其运行机理难以定量研究,因此在设计过程中往往采用大量经验、半经验公式,限制了喷射器的应用与发展。基于以上问题,本文采用计算流体力学(CFD)方法,建立了气相喷射器流场计算的数值模型,对气相喷射器的内部流场特性进行分析与研究,得到如下结论:(1)首先利用热力学分析方法,从宏观上对气相喷射器各关键部件进行了系统分析,并以某工程应用为例,计算了喷射器关键结构尺寸,作为本文喷射器结构模型的原始数据。(2)建立了模拟气相喷射器内部详细流场特性的二维CFD模型,利用文献实验数据对模型的可靠性进行了验证。(3)利用建立的CFD模型对气相喷射器内部流场特性进行了系统的分析研究,结果表明:钻石激波现象是气相喷射器内部流场的表征现象,其出现的位置及延伸的距离直接影响喷射器的性能。一个运行良好的喷射器,其钻石激波应当延伸到喷射器混合段出口附近结束,此时引射系数达到最优值,钻石激波过早或过晚结束都对喷射器性能的发挥产生不利影响。对于特定结构的喷射器,存在一最佳工作流体入口压力,使得喷射器获得最大引射系数;而引射流体入口压力则与喷射器的引射系数呈线性正相关关系;当喷射器在最佳工作状态时则存在一与其相对应的最大出口压力成为临界压力,当出口压力大于该临界压力时,引射系数急剧下降。操作条件不变时,喷嘴直径的改变会影响其出口处的压力,进而影响引射系数;喷嘴出口直径主要通过改变喷嘴出口处压力环境来影响引射系数;混合段长度和喉管段直径则是通过改变钻石激波的延伸长度进而影响引射系数。因此,对于一定工况下工作的气相喷射器,对于一定喷射器,存在一最佳混合段长度及最佳喉管直径。气相喷射器的喉管长度和扩散段扩散角度对引射系数影响很小,但两者均对喷射器操作弹性有一定影响,对于特定的设计工况,总存在最佳喉管长度对应于最大压缩比,扩散器扩散角度则应在一定范围变化,当扩散角度超过这一范围时,喷射器的操作弹性将会有所下降。