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。     

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。     

钢轨高压水除鳞过程射流冲击流场及冲击压力分布研究

根据钢轨异型坯断面形状、万能轧制过程高压水除鳞装置设备参数以及除鳞喷嘴的位置和特点,结合钢轨万能轧制规程确定了冲击靶距、除鳞时间和喷嘴出口速度等参数,并基于Fluent软件建立了60 kg·m-1重轨高压水除鳞过程二维模型并完成了射流冲击过程流体流动场和冲击压力仿真。得到了单喷嘴和双喷嘴射流冲击下射流体积分数、高压水速度矢量分布以及轨腰、轨底和轨头表面的冲击压力分布,并且分析了冲击靶距、喷嘴数量和喷嘴出口速度等参数对钢轨异型坯表面冲击压力分布的影响。研究结果表明这种压力在喷嘴中心处最大,向边缘处逐步减小;同时受断面形状和喷嘴布置状况影响较大。     

高压磨料射流中流体因素的影响研究

依据固液两相流理论,应用FLUENT流体分析软件对高压磨料射流喷嘴内外流场进行数值模拟和仿真,通过改变流体的黏度、流量、密度等,讨论了各参数对出口处的切削力和速度分布的影响。结果表明：增加流体的密度对射流速度和切削力的提高效果明显;而增加其黏度作用正好相反,由于流动阻力加大,使射流的出口速度快速衰减,出口界面切削力下降;工作介质流量的改变对入口速度和射流效果也有较大的影响;在工作环境和设备允许的情况下,可以适当提高进口流量。     

基于Fluent的消防炮流线型喷嘴高度设计

根据流线型喷嘴流道的数学表达式,建立物理模型。根据实际项目中的设计参数,运用FLUENT分别对不同高度的流线型喷嘴进行数值模拟。通过分析喷嘴射流的速度场、压力场和湍动能等物理量的分布规律,研究不同高度对喷嘴射流性能的影响。研究结果表明:流线型喷嘴高度应在3.0d~3.5d之间取值为最佳,为流线型喷嘴高度的设计及其他喷嘴的结构参数设计提供参考。     

进出油阻尼孔对偏转板射流阀射流流场的影响

应用CFD软件对偏转板射流阀进出油阻尼孔不同参数条件下的射流流场进行数值模拟,得出偏转板射流阀内部射流速度、压力的分布特征和不同阻尼孔参数D_1、D_2、L_1、L_2对射流速度、压力的影响规律。研究发现:射流速度由喷嘴处的最大值先逐渐减小,在0.8 mm位置处又上升到仅次于喷嘴射流速度的较大值;射流压力先增大后又在0.8 mm位置处减到较小值,最后在两接收口间阀体处达到射流压力最大值。参数D_1对通过V型导流窗口的射流流量、射流压力和恢复压差起决定性作用;增大参数D_2时射流速度曲线向上平移而射流压力曲线向下平移。参数L_1对射流压力有影响而参数L_2对射流场的影响可以忽略。研究结果为高性能偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供参考。     

磨料射流喷嘴压力场与速度场的研究

为提高磨料射流抛光加工过程中的可靠性和效率,对在磨料射流加工中起到重要作用的喷嘴进行研究具有重要的意义。该文在分析喷嘴射流机理的基础上,针对典型的喷嘴进行仿真研究,得到了喷嘴内部压力场和速度场的分布情况,同时采用有限元对喷嘴结构参数进行数值模拟分析与比较,得出不同结构参数对于流体性能的影响。最后对该仿真方法的可靠性进行了实验验证,并给出了误差率,证明了在该文中所使用的仿真方法具有可靠性,为进一步研究磨料射流喷嘴提供了实用的价值和有效的方法。     

基于后混合式磨料水射流磨料颗粒运动研究

为了改善后混合式磨料水射流的切割性能,以固液两相流理论为基础,通过FLUENT模块对喷嘴内磨料的运动进行建模和数值分析。以聚焦管内的单个颗粒为研究对象,优化传统的颗粒相控制模型,获得磨料颗粒在喷嘴内基本的运动情况。研究表明,磨料颗粒吸入混合腔后通过各相之间的碰撞进入高压射流,形成液固两相流。两相流形成初期,磨料颗粒的速度在高压水射流的携带作用下迅速上升。由于混合腔内部结构突变等原因,颗粒相速度浮动较大且处于非稳态。当颗粒通过收敛段进入聚焦管后,颗粒相速度以指数形式逼近射流相速度并逐渐稳定。但由于存在沿程能量损失等因素,颗粒相速度与射流相速度始终存在滑移,最终颗粒相速度仍略小射流相速度。     

环形水气自激振荡射流频率数值分析

针对水气两相射流泵传能效率较低、吸气残压过大的问题,结合环形射流和自激振荡射流的优点,提出环形水气自激振荡脉冲射流的概念。以环形射流理论为基础,推导了混合相界面上的连续性方程和动量方程。采用Realizable k-ε紊流模型和欧拉多相流模型对环形水气自激振荡脉冲射流流场分别进行了定常和非定常数值模拟。计算了环形水气自激振荡射流泵的流量比q、压力比h和效率η等性能参数,绘制出基本性能曲线,并与普通环形水气射流泵进行了比较;对下喷嘴处的流体平均速度进行了非定常模拟计算,通过现场实验测试,对下喷嘴处混合相瞬时速度脉冲进行了频率分析。结果表明:与普通环形水气射流相比,环形自激振荡射流对气体的卷吸作用能力增强,且下喷嘴处的混合相瞬时速度值具有显著的脉冲主频。     

基于电磁感应原理的射流装置加速腔理论研究

根据电磁感应原理,设计电磁磨料浆体射流装置,对该装置的加速腔进行结构设计及参数计算,建立二维CAD模型图,并导入Gambit软件进行网格划分,后用Fluent软件对喷嘴外13 mm内的流体压力及速度分布情况进行模拟,并通过CFD-Post软件对模拟结果进行数据处理。通过分析,得出喷嘴外射流10 mm内的径向速度和压力分布趋势为先增大后减小,且在与喷嘴轴线的交叉处为最大值;喷嘴外射流10 mm内的轴向速度和压力分布为递减衰弱趋势,与相关文献相符,为进一步研究电磁磨料浆体射流奠定基础。     

水射流冲击压力最佳喷距数值仿真及试验研究

基于水射流冲击模型,应用Fluent流体分析软件对喷嘴射流冲击力进行数值仿真,得出不同喷距对射流冲击压力的影响。结果表明：在低压连续水射流条件下,出口直径为2 mm的喷嘴在喷距为50 mm时产生的射流冲击压力最大;并通过实验验证射流仿真模型的正确性和有效性。     

气液两相同轴式超声喷嘴内流场数值模拟研究

为了提高超声喷嘴的雾化效率,以同轴射流的气液混合两相为介质,结合气泡雾化和超声雾化的优势,建立气液两相同轴式超声喷嘴内流场数值模型,研究不同含气率下内部流场云图和气相分布情况。结果得到:喷嘴流体速度呈层状分布,在喷嘴出口附近出现涡旋,在涡旋交界处流体速度达到最大,越靠近谐振腔内部速度越小;在喷嘴内部气泡呈块状分布,随着流体流动,渐渐地开始聚集;考虑到喷嘴内部流体的湍流扰动效果,确定气相工质体积为20%～30%较为合适;进口含气率越大,Y轴方向上的含气率越大,喷嘴X轴线方向上含气率略高于近壁面处,在X轴和壁面之间的含气率最少。     

氧丙烷快速割嘴氧通道设计

针对氧丙烷快速割嘴工作特点,根据空气动力学原理,为氧丙烷快速割嘴氧通道型面曲线设计开发了工具软件,可以通过给定简单的参数,实现氧通道型面曲线的快速设计．利用所设计的软件完成了一个氧通道方案,并通过计算流体力学软件对氧通道流场进行了数值模拟,得到了割嘴氧通道在其设计工作状态下的氧气射流流场速度、马赫数、氧气质量分数等特性参数分布．结果表明,该割嘴氧通道在设计工作压力下工作性能良好．同时验证了所设计的工具软件的可靠性．     

基于CFD的清洗用扇形喷嘴清洗参数研究

扇形喷嘴因其均匀的扁平射流能提供其较大的清洗面积而被广泛应用在工业清洗中。打击力和动压是衡量清洗效果的重要参数,合理的匹配喷嘴直径、压力、流量,能更有效、更节能地进行清洗作业。在建立了扇形喷嘴及其外流场的三维模型的基础上,运用FLUENT的VOF两相流模型对不同出口直径的扇形喷嘴在不同压力下的打击力、动压进行了比较分析。结果表明:喷嘴直径和压力的增大都会使打击力增大,但不是二者越大打击力的增大的幅度就越大;同一个扇形喷嘴,射流压力在1~21 MPa之间,打击力会随着压力的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如3 mm喷嘴射流压力从1 MPa提升到2 MPa射流打击力增加率为101%,但从20 MPa提升到21 MPa射流打击力增加率只有5%;相同的射流压力下,扇形喷嘴出口直径在1~3 mm之间,打击力会随着出口直径的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如射流压力为2.5 MPa喷嘴出口直径从1 mm提升到1.5 mm射流打击力增加率为118%,但从2.5mm提升到3 mm射流打击力增加率只有42%。     

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。     

高频脉动气体射流喷头仿真设计

为改善飞秒激光加工形貌及提高加工深度，设计一种高频脉动气体射流系统。利用双稳态射流开关实现高频振动与射流的耦合，形成脉动射流。该结构形成脉动射流主要存在2种机制：一是质量流进入空气产生的声压，在理论上能够产生大约2 500 Hz的振动；二是射流在开启和关闭过程产生的振动。运用CFD技术探究了射流喷头各项结构参数对射流效果的影响，仿真结果表明控制流道宽度、侧壁倾角、主流道宽度分别对切换时间、压力振幅、出口速度的影响最大，侧壁倾角为12°，控制流道宽度为0.7 mm且垂直于输出流道，劈距为8 mm，主流喷嘴宽度和主流道宽度为1 mm时得到最理想的优化结果。     

井下除尘器组合喷嘴喷雾效果分析

除尘器常采用雾化除尘原理,组合喷嘴雾化除尘效果好,但其结构及流动情况比较复杂。选用德国BAAS-MS-11-130°井下除尘喷嘴为研究对象,应用CREO软件对喷嘴进行三维实体建模,并应用ANSYS软件中的网格生成工具ICEM CFD对其进行网格划分,导入到ANSYS-FLUENT软件中进行边界条件的设置,选择VOF模型,对其进行数值模拟分析。分析喷嘴的入口速度、入口直径、旋流器内部斜孔的直径以及角度、旋流器个数和喷嘴主体喷口孔径等参数变化对喷嘴喷雾效果的影响。