射流技术在油液雾化设计中的应用

研究了射流技术喷雾方式对润滑油雾化质量的影响,阐述了雾化原理并通过分析比较,对多种喷雾方式进行了再设计和性能校核,提出了实践中提高雾化质量的一般方法,即以颗粒直径为要求,通过调整喷嘴直径、孔径以及总的入口截面面积等方式来提高雾化质量。     

周向引入旋流喷嘴参数优化的仿真和实验研究

周向引入旋流喷嘴能够有效提高喷嘴内部的液体流速和外流场的雾化效果。针对影响旋流喷嘴的关键参数(射流管直径、喷嘴出口直径、射流水压),分别利用流体动力学软件仿真和实验测试研究了旋流喷嘴内外流场。结果表明:旋流喷嘴上部中心区域压力较低,旋流提高了喷嘴内部水流的速度;在旋流喷嘴内部,随着射流管直径的增大,喷嘴轴线的速率会随之增加,喷嘴内部射流速度均沿着轴线方向表现出单调增加的变化规律;雾化粒度D50随着射流水压和射流管直径的增加而减小;雾化粒度D50随喷嘴出口直径的增加均表现出单调增加的变化。确定最佳喷嘴出口直径为3 mm,射流管直径为4 mm。     

马钢用气-水雾化喷嘴的特性及在生产上应用

介绍气-水雾化喷嘴在马钢板坯连铸机二冷段的应用，研究二冷特点及对喷嘴的要求，分析气-水喷嘴雾化原理，并对其应用的效果进行分析。     

重油催化裂化进料雾化喷嘴出口结构对喷嘴性能的影响研究

采用Fluent软件,基于欧拉-欧拉方法的VOF多相流模型对喷嘴的内部流场进行仿真分析,研究喷嘴出口段结构参数对喷嘴性能的影响;在确定喷嘴出口段最优结构的基础上,应用基于欧拉-拉格朗日方法的DPM模型对喷嘴的外部雾化射流区域进行了雾化状态分析,并探究了喷嘴的雾化机制.结果表明:出口锥角θ=51°时喷嘴的性能最优,平均速度为101.19 m/s,湍流强度为2141.1％,达到最大值;出口长度L2=20 mm时喷嘴的性能最优,速度为101.03 m/s,湍流强度为2121％;出口直径d2=25 mm时喷嘴性能最优,平均速度为101.49 m/s,湍流强度为2101％,且出口直径d2对喷嘴的雾化性能影响最大.并根据优化后的结构尺寸进行了5:1比例缩小的实验,对喷嘴内部液相流动状态呈四点分布进行了验证,同时喷嘴外部雾化液滴分布锥角与仿真结果误差为3.81％,雾化液滴粒径最大误差为3.67％.     

基于响应面方法圆柱形喷嘴结构优化研究

喷嘴是高压水射流的核心工作部件,其几何结构特征直接影响射流质量及工作效率。利用CFD方法对当前广泛应用的圆柱形喷嘴内流场进行研究,以最大出口速度作为目标变量,采用响应面方法优化喷嘴结构。研究结果表明:圆柱形喷嘴轴心速度与压力呈现近似对偶特性。喷嘴出口直径、喷嘴出口圆柱段长度及喷嘴收缩角对喷嘴出口速度有显著影响,喷嘴入口圆柱段长度及入口直径对出口速度影响较小。其中,喷嘴出口圆柱段长度与出口速度近似呈线性关系,而出口直径及喷嘴收缩角与出口速度呈抛物线关系。影响喷嘴压降的因素为喷嘴入口及出口直径,而其他因素如喷嘴出口圆柱段长度、入口圆柱段长度及收缩角对压降的影响则可以忽略。     

基于响应面方法圆柱形喷嘴结构优化研究

喷嘴是高压水射流的核心工作部件,其几何结构特征直接影响射流质量及工作效率。利用CFD方法对当前广泛应用的圆柱形喷嘴内流场进行研究,以最大出口速度作为目标变量,采用响应面方法优化喷嘴结构。研究结果表明：圆柱形喷嘴轴心速度与压力呈现近似对偶特性。喷嘴出口直径、喷嘴出口圆柱段长度及喷嘴收缩角对喷嘴出口速度有显著影响,喷嘴入口圆柱段长度及入口直径对出口速度影响较小。其中,喷嘴出口圆柱段长度与出口速度近似呈线性关系,而出口直径及喷嘴收缩角与出口速度呈抛物线关系。影响喷嘴压降的因素为喷嘴入口及出口直径,而其他因素如喷嘴出口圆柱段长度、入口圆柱段长度及收缩角对压降的影响则可以忽略。     

真空脱气塔中喷淋雾化结构的设计与分析

在国内外滤油脱气设备的基础上设计一种高效的喷淋雾化结构,选择合适的喷嘴并通过相邻喷嘴间的雾化干涉分析及喷嘴个数的计算,合理分配喷嘴间的距离。利用FLUENT软件模拟喷嘴的喷射雾化情况,比较不同压力下的喷射雾化效果,经过计算分析得到压力为1.5 MPa时喷射效果最佳。这种喷淋雾化结构大大缩短了油液在脱气塔内的滞空时间,提高了喷射效率,得到广泛的工程应用。     

高压无气喷涂涂料雾化特性实验研究

采用氧化镁压痕法,以铁红防锈漆为工质,研究了高压无气喷涂中喷嘴等效孔径、雾化压力等工作参数对涂料雾化效果的影响规律。对不同等效孔径的喷嘴在不同喷涂压力下的涂料雾化特性进行了实验研究,结果表明:涂料雾化颗粒的索特平均直径(SMD)和特征直径随雾化压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大;雾化压力对雾化颗粒的相对尺寸范围影响较大,压力增大,雾化颗粒相对尺寸范围减小,雾化颗粒分布更均匀。     

数控车床高压冷却喷嘴的优化设计

为了研究高压冷却喷嘴结构参数对流体射流的影响,文章针对高压冷却系统的执行部件锥形喷嘴的收缩角、入口直径与出口直径的比值两个主要因素进行了结构参数的优化设计。采用计算流体动力学的分析软件Fluent对喷嘴的流场进行了数值模拟,通过仿真研究和分析对比其喷嘴流场的特性曲线获取了喷嘴的优化参数。基于Mixture多相流模型理论对其优化后的喷嘴进行了外部流场的气液两相模拟实验和车削断屑实验。研究结果表明:随着收缩角的增大,喷嘴射流的动压值先增大后减小,在α=25°时动压力达到了最大值;距喷嘴出口60 mm处截面上的径向速度随着距离的增加而下降,在α=25°时截面上的径向速度变化幅度最小;当喷嘴的直径比C_d=3时,射流初始段的轴向速度达到最大值,能产生更好的断屑效果。     

空化射流角型喷嘴内流场的数值模拟

建立了角型喷嘴物理模型。基于FLUENT软件,采用混合模型、空化模型和RNG k-ε紊流模型对空化射流喷嘴内流场进行数值模拟。以径向线上蒸汽体积分数分布、轴线上蒸汽体积分数分布和速度分布为判断角型喷嘴产生的空化射流空化程度的依据,分析圆柱段直径、入口压力、出口压力对射流空化程度的影响规律。模拟结果表明:圆柱段直径的最佳初始值为1 mm;增大入口压力可以提高射流空化程度,但随着出口压力的增大,又会抑制喷嘴内空化的初生并降低出口速度,不利于射流空化程度的提高。     

The effects of system and geometric parameters on abrasive water jet nozzle wear

Nozzle wear dependence on abrasive water jet system parameters and nozzle geometry is experimentally investigated. Experimental procedures for evaluating long term and accelerated nozzle wear are discussed. Accelerated wear tests are conducted to study the effects of nozzle length, inlet angle, diameter, orifice diameter, abrasive flow rate, and water pressure on wear. An empirical model for nozzle weight loss rate is developed and is shown to correlate well with experimental measurements.     

水导激光耦合装置结构设计及流场仿真

为了进一步降低传统耦合装置的加工成本和制作时间,提升水导激光耦合装置的加工质量和效率性能,根据水导激光微细加工的工作原理,设计出了环形凹槽和等距柱型流道结构的新型耦合装置。通过SolidWorks软件构建轴对称射流水腔的三维数值模型,并用ANSYS Fluent软件对其进行数值模拟流场仿真,分析了水腔内部速度矢量图、流线图和射流出口处气液两相流仿真图。结果表明:在进水口径8 mm、入口速度1 m/s、喷口口径0. 25 mm的设置条件下,水导激光耦合装置各个剖面的速度矢量平稳、紧密,喷口处水流均衡稳定、无波动。该耦合装置结构设计合理可靠,完全能够满足水导激光微细加工设计和使用要求。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

高压低耗散新型喷嘴的设计及数值仿真研究

针对热镀锌车间内吹环喷嘴吹扫钢管内部多余锌粒时耗气量大、出口速度低、冲击力小等问题,设计一款高压低耗散的新型喷嘴,喷嘴内轮廓线采用四次B样条曲线,出口采用椭圆形设计。基于流体力学的基本方程和S-A湍流模型,建立了吹扫射流的数学模型。分析不同入口压力条件下,入射角为30°、45°、60°、90°时,射流对管壁的打击力,并研究喷嘴出口与管口距离的变化对打击力的影响。结果表明:B样条喷嘴冲击到壁面的压力、喷嘴速度和气帘宽度均大于传统的锥直形喷嘴,吹扫效果明显提高。     

带电水冲洗打击力特性及清洗效率仿真研究

为了更好地完成带电水清洗作业,提高带电水清洗的效率,通过流体仿真软件FLUENT对水射流打击力进行仿真研究。分析了大、中、小水冲3种典型喷嘴在不同进口压力和靶距下的打击力特性;分析冲洗角度对清洗效率的影响以及打击力与流量和功率之间的关系。结果表明:水射流打击力随进口压力增加而增加,随靶距增加而降低;冲洗角度会改变射流特性,影响清洗效果;通过增加进口压力来提升打击力比通过增大喷嘴直径更经济。     

基于正交试验设计的比例方向阀响应时间优化

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明：回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。     

双辊薄带连铸分配器的模拟

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中,通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(α)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响。结果表明,分配器侧孔倾角对布流影响是显著的,分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著。分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数。     

激光熔覆载气式同轴送粉喷嘴关键参数的探究

以激光熔覆载气式同轴送粉喷嘴为研究对象,建立了三通道激光熔覆喷嘴的三维模型,运用计算流体动力学理论对激光熔覆送粉喷头关键参数进行了数值分析,基于商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对送粉通道不同倾角和送粉口不同直径条件下的粉末流场情况进行了数值模拟。分析与计算结果表明,在其他参数一定的条件下,选样送粉通道倾角角度70°和送粉口直径1.5 mm时,有利于改善激光熔覆效果,为CFD技术在流体机械分析中的应用提供了参考。     

吸入式喷砂枪内部结构对颗粒输送及加速性能的影响

吸入式喷砂枪作为喷砂装置中的常用设备,是颗粒输送及加速的重要部件。为研究吸入式喷砂枪内部流场及颗粒运动情况,以及丸粒吸入口入射角、混合室直径对吸入式喷砂枪丸粒吸入及加速效果的影响,采用CFD软件Fluent进行气固耦合仿真计算。结果表明:随着丸粒吸入口入射角越小,颗粒输送及加速性能越好;随着混合室直径变化,吸入式喷砂枪的引射系数存在一个最优值,能使颗粒的输送效果最好,该最优值还随压缩空气压力的增大而减小,而混合室直径越小对颗粒的加速效果越好。研究结果为吸入式喷砂枪的设计及选用提供了参考。