应用仿真技术优化磨料水喷嘴内部结构

研究了液固两相流在磨料水喷嘴中的流动仿真、计算粒子速度、描述粒子运动轨迹;为了优化磨料水喷嘴结构参数,研究分析了具有不同长度和锥形入口角的磨料水喷嘴.     

前混合磨料水射流喷嘴外流场磨料加速过程研究

前混合磨料水射流与后混合磨料水射流相比,磨料粒子速度松弛情况和混合均匀性好得多。磨料在系统中加速情况影响系统的能量传递效率和切割能力,加速过程可分为管内加速、喷嘴加速以及喷嘴外流场核心段加速三个过程。本文应用液固两相流理论,对喷嘴外流场磨粒进行受力分析,建立外流场加速模型,研究表明,磨料粒子在喷嘴外流场核心区加速,达到速度最大值,在过渡段和空气掺混,粒子速度下降,在喷嘴外流场速度松弛比大于喷嘴内流场,但喷嘴外流场核心段速度增量远远小于喷嘴段。     

基于FLUENT的磨料水射流喷嘴内流场的可视化研究

根据液固两相流理论对磨料水射流喷嘴内的流场进行了分析,并建立了喷嘴内流速度场的可视化模型,利用FLUENT分析软件求解磨料水射流喷嘴内各节点的速度.根据速度场分布图,讨论了影响磨粒速度的主要因素.研究表明,存在一个最优磨料喷嘴长度,使得磨料速度最大.喷嘴混合腔的长度对磨料粒子的加速有显著影响,为了达到最大磨料速度,磨料混合腔长度可在水射流喷嘴直径30～40倍的区间内选取.磨料粒子最高速度会随磨料混合腔内圆锥角的增加而降低.从降低喷嘴磨损角度看,应减小混合腔内锥角.     

喷孔结构对双旋流气泡雾化喷嘴喷雾特性的影响

研究了喷孔形状对双旋流气泡雾化喷嘴雾化特性的影响规律,分析了圆形孔、椭圆形孔和正方形孔喷嘴对流量特性、索特尔平均直径、粒径分布和粒子速度的影响。结果表明,不同喷孔结构的喷嘴流量特性曲线呈现相同的趋势,随着气液质量流量比的增大,喷嘴出口单位面积下的喷雾流量逐渐减小;相同气液质量流量比下,正方形孔喷嘴流量最大。相同工况条件下,椭圆形孔和正方形孔对比圆形孔的喷嘴具有更加优良的雾化效果,其D32降幅分别为28.2%,35.8%,而正方形孔喷嘴的雾化粒径最小。正方形孔喷嘴的微分分布曲线向左移动,累积分布曲线变陡,说明大颗粒液滴减少,小颗粒液滴所占比例增大,液滴的雾化质量得到改善,正方形孔喷嘴小尺度粒径更多,粒径分布更集中。异形喷嘴的速度大于圆形孔喷嘴的速度;椭圆形孔喷嘴和正方形孔喷嘴的粒子速度分别增加了14.8%和24.4%。     

使用PIV技术测量喷嘴附壁射流的冷态流场

对扁平火焰燃烧器的喷嘴布置方式进行了研究，采用粒子图像测速技术(PIV)对喷嘴附壁射流流场进行测量，探讨不同的斜面角度和喷嘴喷射角度对流场的影响，为这种燃烧器的设计提供了数据依据。     

微磨料气射流加工的射流仿真与分析

为了获得微磨料气射流加工技术中的喷嘴的射流状态,依据气固两相流理论,利用FLUENT软件分别对喷嘴射流的外流场和粒子的运动轨迹进行仿真,得到了射流的速度云图、速度矢量图,以及粒子的运动规律。运用实验分析了射流特性及喷射参数对微磨料气射流加工技术的影响规律。     

基于CFD的磨料水射流加工中粒子圆度影响研究

为提高磨料水射流加工性能和延长喷嘴使用寿命,基于欧拉-欧拉方法和离散粒子模型,利用CFD仿真技术探究磨料水射流喷头内部的三相流运动,建立磨料水射流喷头的物理模型,并通过与文献实验结果对比,验证模型的可靠性。通过自定义粒子圆度系数,利用CFD模拟分析粒子圆度系数对粒子出口速度及管壁磨损率的影响。结果表明:射流压力和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损越小;磨料流量和磨料圆度系数越大,磨料出口速度越小,喷嘴内磨损越大;磨料尺寸越小和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损也越大;水射流切割过程中的深宽比随着压力增大而增大,随着横移速度和靶距的增加而减小,随着粒子圆度的增大而增大。     

激光衍射法在喷嘴雾化特性测量中的应用研究

介绍了一种在线激光测量仪器装置及其测量原理和数据处理方法。在数据处理中引入分布函数 ,大大提高了计算速度。最后给出实验中实际测量超声波喷嘴燃油雾化粒子尺寸分布的数据 ,并根据结果分析了所测的超声波喷嘴雾化特性     

超高压前混合磨料粒子在喷嘴内的加速机理研究

针对超高压前混合磨料粒子在喷嘴内加速过程中受力不明确的问题,对外力采用先分后和的处理方法,通过不动点迭代法和实时积分的方式建立非线性方程组,利用MATLAB软件建立数学模型求解方程,结合ANSYS仿真结果验证理论分析。喷嘴内固液两相流的仿真结果表明:理论分析及建立的数学模型能准确的阐述粒子的受力情况。磨料粒子在喷嘴收缩段内的加速过程中主要受粘性阻力、附加质量力和压强力的作用;在圆柱段内的加速过程中主要受粘性阻力和附加质量力的作用。     

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。     

磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

该文以后混合磨料水射流水喷嘴为研究对象,基于两相流动的欧拉-拉格朗日和高雷诺数的标准双方程湍流模型,应用FLUENT软件对磨料水喷嘴内部两相流进行仿真,研究了固液两相流在磨料水喷嘴中的流体动态、磨料粒子的速度。通过对磨料水喷嘴磨损和液固混合相流域的权衡和模拟结果分析,得到磨料水喷嘴的锥形收敛角为30°、柱形内孔直径为0.76 mm、聚焦管总长为73 mm时具有较好的切割性能。通过分析不同长度、直径、锥形入口角的磨料水喷嘴,优化了磨料水喷嘴的结构参数。     

两股互击式喷嘴雾化数值模拟研究

数值研究了两股互击式喷嘴的雾化性能,模拟中以水为介质,气相使用湍流模型,采用粒子轨道法计算颗粒的轨迹,时间上采用时间推进法求解.引入粒子碰撞和破碎模型,分析了撞击后沿轴向流场下游的液雾粒径分布情况,结果表明,喷射撞击压力越大,雾化效果越好,在一定的喷射压力下,雾化撞击角度存在最佳值,同时一定范围内喷射喷嘴的长径比对雾化性能的影响很小.     

冰粒气射流喷丸喷头流场数值模拟

基于射流的湍动特性,应用FLUENT对冰粒气射流喷头内流进行数值模拟。分析了射流压力对内流连续相轴向速度和轴向动压强及射流压力和粒径对弹丸轴向速度的影响。结果表明,当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向动压强也随着增大;当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向速度也随着增大;粒子速度随着射流压力的增大呈现先增大后减小的趋势,随着粒径的增大呈现减小的趋势,但最大值均出现在磨料喷嘴出口处。     

基于CCD图像处理技术的等离子喷涂粒子温度研究

应用先进的Spray Watch-2i热喷涂状态监测设备，对超声速等离子喷涂过程中纳米结构Al2O3＋13％TiO2喂料的粒子温度进行了研究，优化了喷涂距离。通过监测分析，喷涂粒子温度随喷涂距离变化曲线呈抛物线规律，在距喷嘴8～10cm处粒子的温度达到最大。     

改进粒子群算法的蒸汽喷射器结构优化

蒸汽喷射器作为喷射式制冷系统的核心部件,传统单因素敏感度分析法对其进行结构优化设计时,忽略了多结构参数同时变化时的相互制约性,导致其优化效果并不理想.选取喷嘴喉部直径、等面积混合室直径、等面积混合室长度、扩压室长度及喷嘴出口位置5个关键结构参数,在单因素敏感度分析的基础上,利用粒子群算法对回归方程进行迭代寻优,并对相关优化结果进行分析.结果表明:标准粒子群算法(PSO)比单因素敏感度分析法得到的喷射系数提高了11.8%,改进粒子群算法(GA-PSO)比单因素敏感度分析法得到的喷射系数提高了14.7%;改进粒子群算法用于优化蒸汽喷射器的结构参数是可行的.     

磨料射流切割钻杆的喷嘴设计

在高含硫油气田中,为避免剪切闸板发生硫化物应力腐蚀开裂,采用前混合磨料射流替代剪切闸板切割钻杆.将S135钻杆51/2″作为研究对象,选取圆锥带圆柱段型喷嘴.通过分析磨料粒子在喷嘴内的加速过程,对喷嘴的结构参数进行了系统研究,得出啧嘴的加速性能和收敛性能达到最佳时的具体结构尺寸.并且计算出磨料颗粒与钻杆材料接触时的最大剪应力,校核了设定参数在理论上的可行性.     

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。     

空心阴极远区等离子体放电结构的优化设计

射频空心阴极远区等离子体放电具有离子浓度高、易于实现大面积处理的优点,正受到越来越多的关注。空心阴极等离子体流的特性与空心阴极的喷嘴结构有很大的关系。如何准确、便捷设计空心阴极喷嘴放电结构,是空心阴极远区等离子体表面处理的关键问题。构建了空心阴极等离子体放电自洽模型,推导了空心阴极等离子体放电电流与空心阴极喷嘴结构之间的关系,应用放电粒子模拟仿真软件,对空心阴极放电结构进行优化设计,实现了快速、准确设计,达到高效等离子体表面改性的目的。     

一种新型激光法测量仪器在喷嘴雾化特性测量中的应用

本文介绍了一种新型在激光测量仪器及其测量原理和数据处理方法。在数据处理中引入分布函数，大大提高了计算速度。最后给出实验实测测量超声波喷嘴燃油雾化粒子尺寸分布的数据，并根据结果分析了所测的超声波雾化特性。     

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。