随着世界经济的发展,邮轮旅游渐渐成为一种时尚的休闲度假模式。邮轮在航行过程中需要消耗大量的淡水,但从陆地携带淡水无法满足邮轮巨大的用水需求。因此提高海水淡化装置的性能是满足邮轮淡水需求的必然选择。喷射器的性能对热法海水淡化系统有着重要的影响。为此,本文设计了一种带有Aerospike喷嘴的喷射器,在低温热源工况下针对Aeropike喷嘴喷射器的性能开展了数值模拟研究和实验初探。本文的具体研究工作如下:首先,建立了直线型面的Aerospike喷嘴喷射器的几何模型。在发生温度为50℃～70℃、蒸发温度为15℃～25℃的工况下,采用Fluent进行数值模拟研究。研究结果表明:在发生温度为70℃、蒸发温度为15℃的工况条件下,喷射器的引射系数最大,其最大值为1.64。在发生温度为70C、蒸发温度为25℃的工况条件下,喷射器的临界冷凝压力最高,为5.39kPa。在发生温度为65℃、蒸发温度为15和喷射器出口温度为27.7℃的工况下,对比分析了直线型面的Aerospike喷嘴喷射器与Laval喷嘴喷射器内部流体流动规律。通过对比发现:两种喷射器内部流场存在明显差异。进行不同塞锥尺寸的直线型面的Aerospike喷嘴喷射器的对比分析,通过对比发现喷嘴塞锥尺寸较大的喷射器,喷射器的性能较差,喷嘴出口压力较小,轴线处马赫数和速度较小,但轴线处的压力较高。其次,根据二次曲线、三次曲线和椭圆等三种曲线方程,设计了三种曲线型面的Aerospike喷嘴。分别研究了型面曲线、塞锥尺寸和壁面尺寸对Aerospike喷嘴喷射器性能的影响。研究结果表明:椭圆曲线型面的Aerospike喷嘴喷射器的性能最好,在发生温度为50℃,蒸发温度为25℃的工况条件下,引射系数的最大值为1.81。三次曲线型面的Aerospike喷嘴喷射器临界冷凝压力较高,在发生温度为70℃,蒸发温度为25℃的工况条件下,临界冷凝压力的最大值为5.8kPa。此外,由研究结果可知塞锥型面曲线形状、喷嘴塞锥尺寸和喷嘴壁面尺寸对喷射器的性能和喷射器内部流体流动规律产生显著影响。最后,对基于Aerospike喷嘴的喷射器进行实验初探。采用3D打印技术分别加工了直线型面的Aerospike喷嘴和三次曲线型面的Aerospike喷嘴。在发生温度为50℃～65℃和蒸发温度为15℃～25℃的工况条件下对喷射器的性能开展了初步的实验研究。实验结果表明:三次曲线型面的Aerospike喷嘴喷射器的COP(Coefficient of Performance)略高于直线型面的Aerospike喷嘴喷射器的COP,其COP的最大值为直线型Aerospike喷嘴喷射器在发生温度为50℃,蒸发温度为25℃工况下,COP为1.58。三次曲线型面的喷嘴喷射器临界冷凝压力明显高于直线型喷嘴的临界冷凝压力,临界冷凝压力的最大值出现在发生温度为65℃,蒸发温度为25℃工况下,临界冷凝压力值为3.1kPa。