紧耦合气雾化拉瓦尔喷盘结构优化

采用计算流体动力学法模拟了紧耦合气雾化拉瓦尔喷盘气流喷射角(40°,50°,60°,70°,80°)、气流喷射宽度(15,20,25,30,35 mm)、导流管伸出长度(0.5,4.5,8.5 mm)对雾化室流场气流速度分布及其y轴上气流交汇点气流速度和导液管出口处静压的影响,得到了喷盘优化结构参数;采用优化结构喷盘制备18Ni300模具钢紧耦合气雾化粉末,测定了其性能。结果表明：随着气流喷射角增加,流场最大气流速度减小,气流交汇处气流速度和导液管出口处静压均增大;随着导流管伸出长度增加,流场最大气流速度先减小后增加,导液管出口处静压减小,气流交汇点气流速度未发生显著变化;随着气流喷射宽度增加,流场最大气流速度未产生显著变化,气流交汇点气流速度和导液管出口处静压均减小;根据模拟结果得到喷盘优化结构参数为气流喷射角60°、气流喷射宽度30 mm、导流管伸出长度4.5 mm,此条件下制得的18Ni300模具钢紧耦合气雾化粉末形状规则,尺寸小且均匀,细粉收得率最大,粉末流速和松装密度较大,综合性能最佳。     

气雾化法制备3D打印金属粉末的工艺研究进展

气雾化法制备的金属粉末粒径小,成分均匀,球形度高,流动性好,该方法已成为3D打印球形金属粉末的主要制备方法。然而,气雾化是一个多相流相互耦合作用的复杂过程,细微因素的改变可能导致粉末特性的改变,而粉末特性对3D打印件性能具有决定性的影响。综述了气雾化过程中金属液过热度、气液流量、雾化介质种类、雾化气体压力和温度、雾化器喷嘴构型和导液管几何结构等对粉末特性的影响规律,并对3D打印金属粉末材料及制备技术的发展方向进行了展望。     

真空感应气体雾化技术中紧耦合环缝喷嘴雾化过程的仿真

采用流体体积方法耦合雷诺应力模型与离散相模型结合泰勒类比不稳定性破碎模型，利用计算流体力学软件Fluent19.2,对紧耦合环缝喷嘴初次雾化与二次雾化进行全流程仿真，并进行了试验验证。结果表明：初次雾化过程使导流管底部形成环形液膜结构，液膜前端的初次雾化主要是气体射流自由边界湍流剪切的结果，并且初次雾化形成的液滴直径满足正态分布；随着分散的液滴群外侧接触气体射流，从液滴群的外侧开始向心部发生二次雾化过程，但是未接触气体射流的液滴仍保持较高的过热度。仿真得到紧耦合环缝喷嘴二次雾化后粉末的直径与试验结果吻合较好，相对误差小于5%,验证了仿真的准确性。     

带气环旋喷射流流场特征及喷嘴结构正交优化研究

为提高二/三重管法旋喷射流切割土体效率,采用Mixture多相流模型和RNG κ-ε湍流模型,开展了淹没环境下带气环旋喷射流流动模拟研究,获得了射流速度、气液两相体积分布、靶体作用压力等流场特征,并基于L₁₆(4⁵)正交试验设计及误差分析方法,获得了旋喷射流喷嘴关键结构参数对射流速度及其作用靶体压力的影响敏感程度与影响规律。结果表明：带气环旋喷射流能量衰减慢且集中在轴心区域,射流等速核心段长,冲击破坏土体性能好;喷嘴结构参数对射流冲击性能的影响敏感次序为：射流喷嘴出口直径>收敛角>气体喷嘴直径>气液喷嘴间距>射流喷嘴长径比;射流轴心速度及其作用靶体压力随出口直径和气体喷嘴直径的增大呈先快速增加后缓慢增加趋势,随收敛角、长径比、气液喷嘴间距的增大呈先增加后降低趋势。基于此,考虑旋喷射流设备性能,给出了最优结构参数为：射流喷嘴出口直径2.0 mm,收敛角12°或18°,长径比1,气体喷嘴直径0.9 mm,气液喷嘴间距5 mm。     

压力和功率对EIGA制备TA15粉末的影响

气雾化是制备增材制造原材料金属粉末的主要方法。该文针对钛合金得粉率低和球形度差问题,采用电极感应熔炼气雾化（EIGA）技术制备TA15钛合金3D打印专用粉末,通过扫描电子显微镜（SEM）和激光粒度仪测试分析手段,研究制粉工艺参数气雾化压力和熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。研究结果表明,随着雾化气体压力的增大,TA15粉末粒径减小,细粉收得率显著提高,但当雾化压力增加到5 MPa时形成大量卫星粉导致粉末收得率降低至38%;雾化压力的增大会导致气体速度提高,增加气体和金属液的相对速度与动能,使金属液滴的一次破碎和二次破碎更加充分,导致金属粉末粒径减小,但雾化压力增加到一定程度,会使导流管下方回流区面积增加影响粉末形貌。此外,随着熔炼功率的增加TA15钛合金溶液过热度增加,改善其黏度逐渐提高了粉末收得率,由25 k W时的26%增加为40 k W的42%。从粉末收得率、粒度和形貌等因素综合考虑,适合TA15钛合金粉末的最佳制备工艺参数为：熔炼功率40 k W,气雾化压力4.4 MPa,此时细粉收得率为42%,粉末球形度高。     

4种脱硫喷嘴雾化特性对比试验

对目前湿法烟气脱硫系统中常用的4种机械式雾化喷嘴进行了雾化试验,采用高速数码摄影法对4种喷嘴在不同压力下的喷雾状况进行测试,并用ImageJ软件处理,得到各喷嘴在不同工况下的粒径、粒径分布和雾化角等特性。研究结果表明:4种喷嘴雾化粒径随液压的增大呈减小趋势,其中螺旋喷嘴雾化粒径最小,扇形喷嘴雾化粒径最大;螺旋喷嘴、空心锥喷嘴和扇形喷嘴的雾化角随液压增大变化不大,较为稳定,实心锥喷嘴雾化角随液压增大而增大,螺旋喷嘴与扇形喷嘴的雾化角较大,空心锥喷嘴的雾化角最小;各喷嘴在小于0.2MPa的液压下粒径分布不均匀,当达到0.2MPa后粒径分布较为均匀。综合结构特点和雾化特性,螺旋喷嘴较适用于火电厂湿法烟气脱硫系统。     

气液同轴自激振荡式雾化喷嘴设计与流场分析

利用气液两相作用力和自激振荡效应产生的脉冲压力能够有效提高喷嘴雾化效果。基于气液二相流原理和自激振荡脉冲射流发生机理,将气液二相流原理和自激振荡雾化效应相结合,创新性地提出了气液同轴自激振荡式喷雾方式,设计出了气液同轴自激振荡式雾化喷嘴模型,并分析了新型喷嘴的射流脉动效果和雾化性能。研究结果表明:增加气液同轴后自激振荡雾化喷嘴内部的能量聚集与释放相比以前更加稳定;在相同条件下,相比原始自激振荡雾化喷嘴,气液同轴自激振荡雾化喷嘴出口轴线上速度脉动增长大约13.9%~31%,出口平均速度峰值提高了约24.3%,流场内部气相体积分数增长约23%~30%;气液同轴自激振荡雾化喷嘴内空化现象明显,流场内的紊流和扰动剧烈,具有良好的雾化性能。     

喷水减温阀离心喷嘴雾化性能的优化研究

为了探索喷水减温阀喷嘴结构参数变化对其雾化效果的影响,优化喷嘴结构参数,根据Fluent软件VOF模块对喷水减温调节阀的离心喷嘴进行气-液两相仿真分析。以喷嘴出口直径、旋流槽倾斜角、旋流室收缩角作为优化因素,以雾化锥角、流量系数作为雾化性能的评价指标,进行正交实验设计。基于响应面法建立雾化锥角和流量系数的代理模型,再运用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到一个最优结构参数。结果表明:当出口直径为2.55 mm,旋流槽角度为40°,旋流室角度为110°时,雾化性能得到最优,雾化锥角比原模型增大17.7％,流量系数增大32.53％,为喷嘴的设计提供了一个新的方案。     

直射式高压喷嘴雾化分析

对直射式雾化喷嘴进行选型及内部尺寸寻优。仿真结果表明:在系统额定工况流量qv=16mL/r、压力p=14MPa下,最佳喷嘴出口直径d值约为1.5mm;d小于1.5mm时,p是影响雾滴索太尔平均直径d32的最关键因素,喷嘴喉部长度l/d及收缩角α对d32影响不大;8~9MPa为系统稳定雾化压力。p=9MPa、d=1.1mm时,采用三维多普勒相位粒子测速仪对雾滴d32及速度进行测量,在距喷嘴出口500mm截面处,从中心到边缘,优化结构后的高压直射式喷嘴的雾滴d32及轴向速度ux降幂下降,而径向速度ur呈升幂趋势。     

气溶性射流喷嘴的结构设计及计算

设计了一种节水的气溶性射流喷嘴.该喷嘴分为进水管、进气管、混合室和Laval喷嘴四个部分.进水管在壁面上利用雾化原理加工针状小孔,使水以雾状存在于射流中,形成气溶性射流,大大的减少了用水量.根据射流清洗要求,利用雾化原理、流体力学及机械设计等相关原理,计算出喷嘴关键尺寸混合室直径、Laval喷嘴喉部直径、喷嘴出口直径分别为28mm、4mm、5.5mm.实验研究表明,证明了所设计喷嘴的射流打击能力,达到节水的目的;同时得到了该喷嘴的最佳工艺参数:在进水、进气压力分别为为0.3MPa、0.8MPa时,清洗射程达到7.2m,在喷口距测杆100mm时打击力为516.58N.     

一种医用射流雾化器工作原理的仿真与分析

雾化吸入是临床上常用的介入手段,可帮助气管切开患者进行机械通气,也能够以更有效地方式为呼吸道疾病患者给药。研究从雾化的基本原理着手,分析典型雾化器的几何结构,根据作用机理将雾化过程划分为毛细上升,喷口雾化及撞击回流和气溶胶喷出等三个阶段,并结合流体体积法对雾化过程所涉及到的二相流动进行数值分析。稳态分析结果验证了喷口处由于气流压力小于大气压而产生的负压,确认了毛细上升过程中驱动药液运动的核心动力。瞬态分析结果发现药液沿着液膜-液丝-液滴的流程逐渐雾化成液滴。这些分析结果厘清了雾化器的基本工作过程,对后续雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。     

两种新型快凝雾化制粉技术的研究

评述了近年来两种新型的快速凝固雾化制粉技术；平面流铸制粉技术和水冷旋转盘离心雾化制粉技术。着重从制粉工艺装置、雾化原理和粉末特性等方面对它们进行分析和比较。     

旋流片对喷嘴流场特性影响的数值研究

以水为流体介质,建立了旋流喷嘴的计算流体动力学模型.通过调整旋流喷嘴旋流片的螺旋升角和通流面积等结构参数,对喷嘴雾化的压力、速度场进行计算,推导了喷嘴的雾化角,从而研究旋流片对喷嘴流场特性的影响.将数值模拟的结果与试验结果进行对比,两者基本吻合.验证了数值计算方法的正确性,对旋流喷嘴的设计具有指导意义.     

基于微量润滑磨削的双喷口喷嘴雾化仿真分析

为了减小磨削时砂轮表面气障层的影响,提高磨削液润滑和冷却的效果,设计了一种双喷口结构的喷嘴。分析了微量润滑雾化机理,采用二级雾化理论建立了雾化数学模型,对双喷口喷嘴的雾化过程进行了仿真分析,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明：双喷口喷嘴能有效减小雾滴直径,提高磨削液的雾化效果;辅助喷口雾滴可以扰乱砂轮表面的空气环流,减小气障层对主喷口雾滴流向的影响,促使主喷口喷出的雾滴能顺利进入磨削区。     

车灯清洗器喷嘴内流体流动的CFD分析

在建立了某车灯清洗器喷嘴内部流动的三维CFD计算模型之后,对该喷嘴内部的三维流动进行了数值模拟分析,分析了喷嘴旋芯结构参数对喷嘴的压力、出口速度等的影响。分析结果为喷嘴结构的设计提供了重要的参考依据,从而可以减少大量的实验操作。     

不同进口压力下柴油机非对称喷嘴内部流动特性的数值分析

采用流体动力学欧拉多相流模型，模拟了不同进口压力下柴油机喷油器非对称喷嘴内部流动特性，研究了喷嘴各孔出口处气相体积分数和质量流率分布特性。结果表明：喷嘴内部形成了均匀的雾化场，喷嘴出现空化的气相体积比和压力差上升速度都表现为孔1孔、5孔、2孔、3孔、4孔逐渐降低变化，并且空化现象基本都出现在转角上部。喷嘴各孔质量流率均随进出口压力差表现出单调增加的变化规律，之后趋于一定的稳定。在进口压力30 MPa下，压力增大后将会促进质量流率的升高；在80 MPa的进口压力下，质量流率不会发生显著改变；随着进口压力达到160 MPa，质量流率处于一个恒定状态。     

基于自激振荡脉冲效应的雾化喷嘴出口流道空化特性研究

喷嘴结构及射流运动参数对液体空化流动状态有重要影响。基于空化泡溃灭的雾化机理和自激振荡脉冲喷嘴出口流道空化过程,分析空化效应对自激振荡脉冲射流雾化效果的影响。依据自激振荡脉冲雾化喷嘴结构,分析射流来流速度和脉动压力对喷嘴出口流道空化效应的影响,提出利用来流雷诺数和脉动特征值表征喷嘴出口流道空化程度,并根据自激振荡脉冲喷嘴有限元分析得到喷嘴出口流道较好空化状态的来流雷诺数和喷嘴腔室长径比。研究结果表明:当来流雷诺数在2.14×10~5~3.05×10~5内逐渐增大时,自激振荡脉冲雾化喷嘴出口流道液相体积分数先减小后增大,相应的空化程度先增大后减小。雷诺数在2.44×10~5~2.75×10~5内可以使喷嘴出口流道形成较好空化效应,尤其在2.44×10~5附近时喷嘴出口流道出现最好的空化状态;脉动特征值与喷嘴出口流道处脉动压力幅值差成正比,随着自激振荡脉冲雾化喷嘴腔室长径比增大,脉动压力幅值差值先减小后增大。当喷嘴腔室长径比为0.60~0.70时,喷嘴出口流道空化状态较好。计算结果为自激振荡脉冲射流雾化喷嘴设计提供了理论依据。     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

撞击型喷嘴雾化特性的试验研究

选用撞击型雾化喷嘴AM4进行雾化特性试验,研究了喷嘴背压对雾化液滴尺寸及分布的影响。研究发现,雾化液滴的直径随喷雾压力的增大而减小,但喷雾压力有其临界范围,该压力更有利于空气与液滴的热质交换。利用最小二乘法拟合出喷嘴雾化液滴的经验关联式,整理成韦伯数和雷诺数的函数关系,可用来预测喷嘴出口粒子的直径。     

内混式喷嘴雾化特性的试验与仿真研究

利用马尔文测雾仪对内混式喷嘴在不同工况下的雾化特性进行试验研究。根据试验结果,分析气压、水压以及气液比等因素对液滴粒径及均匀性的影响。利用Fluent软件对内混式喷嘴进行数值模拟,研究喷嘴混合段以及外流场的粒径变化。结果表明:随着气压、气液比的增加,喷嘴的雾化粒径减小,且气压为主要影响因素;内混式喷嘴内部粒径先增大后减小,在喷嘴出口处锐减,外流场中粒径沿轴向方向逐渐增大;将喷嘴出口处模拟粒径与实验结果对比,粒径大小及其变化趋势吻合较好。