出口形状对中心体喷嘴射流性能的影响

提出将中心体喷嘴与异形喷嘴组合以产生更好的空化射流效果的思路。采用Mixture多相流模型,在15MPa的射流压力下,对正方形出口、三角形出口和圆形出口3种中心体喷嘴产生的淹没射流流场进行数值计算,重点对轴向速度、径向速度、湍动能和空泡相体积份额进行了对比分析。研究表明:圆形出口的中心体喷嘴比另两种异形出口的中心体喷嘴产生更高的射流速度和湍动能;正方形出口比三角形出口的中心体喷嘴的射流稳定性能更强,圆形出口的中心体喷嘴产生的集束性能较强;异形出口的中心体喷嘴产生的流场中,空泡相延伸距离更长,异形出口的中心体喷嘴产生的空化射流效果更好。     

基于极差分析法对柴油机喷嘴参数进行优化设计

为了得到额定工况下柴油机喷嘴参数的最优设计,利用AVL FIRE仿真软件建立12种不同喷嘴参数的模型,进行仿真计算后得到燃油消耗率、碳烟排放体积分数和氮氧化物排放体积分数等指标,利用极差分析法根据这三个指标进行分析得到了喷嘴参数最优设计。     

异形中心体诱发空化射流的数值模拟研究

为了产生更好的空化效果,探索空化射流应用于油罐清洗除锈的新方式,提高清洗除锈的效率和安全性。提出了将异形中心体与锥形喷嘴组合产生空化射流的思路,采Mixture多相流模型,在12 MPa的射流压力下,对含平头柱体、90°锥形柱体和半球柱体3种中心体喷嘴产生的射流流场进行数值模拟,重点对流场压力分布、轴向速度分布和空化体积进行了对比分析。研究表明:含半球柱体喷嘴比另两种异形中心体喷嘴产生更高的射流速度,且存在较大的核心区;含半球柱体喷嘴和含90°锥形柱体喷嘴比含平头柱体产生的空化区域更大,稳定性更好;含90°锥形柱体喷嘴射流产生空化泡扩散距离最长,空化体积最大。     

基于数值仿真的套管装配机内部流场性能研究

为了优化套管装配机的可靠性,对装配机内流道中的气体运动特性进行了研究.根据套管装配机的工作原理,设计了两种不同的锥形喷嘴,然后运用UG软件建立了装配机内部流道的几何模型,最后将其导入Fluent软件对两种不同喷嘴流道中气流的三维模型进行了数值仿真.仿真结果表明,在喷嘴锥形角度、供气压力均相同的情况下,喷嘴出口倒角的设置使流道中气体外排速度提高了18.58％,套管内孔中的压力降低了40％,这对导线穿过套管的自动装配是极为不利的,此仿真结果为今后优化套管装配机性能提供了一定的理论依据.     

干切削机床压缩空气冷却系统热力学模型及热平衡调控方法

在大批量干切削加工中,通常使用压缩空气对切削区进行冷却。为解决干切削机床的热平衡问题,提出一种干切削机床压缩空气冷却系统热力学模型及热平衡控制方法。建立了喷嘴出口处压缩空气的温度、速度及质量流量与压缩空气冷却系统及环境相关参量的热力学关系模型,进一步建立了干切削机床热平衡模型,然后以压缩空气的温度、质量流量及供给时间为调控变量,对干切削机床的热平衡调控方法进行了研究。以高速干切滚齿机床为例进行了验证,结果表明,该方法可有效保证在持续加工时干切削机床加工内区域的温度变化在可控范围内。     

考虑空化效应的制退机流场数值模拟

利用多相流模型对等直径节制杆式制退机流场进行了空化现象研究,得到了制退机流场的压力、速度、流线图和空化体积分数等,通过处理可以从速度分布中观察到制退液流经节制环处的速度变化情况,分析了火炮在整个运动过程中的一些基本现象。     

基于涂层模型的再制造异形件涂油方法及工艺参数优化

再制造零件的涂油保护是其以完好的质量状态进入新生命周期的关键技术之一。针对多品种大批量形状不规则难以装夹的再制造异形件,不易规模化涂油保护问题,基于平面和曲面涂层生长模型,提出一种绕中心轴线公转、相对周边自转,在密闭环境辅以自重驱动的再制造异形件喷涂油方法,并对喷涂机构数量、喷涂机构安装位置、喷涂距离以及喷嘴数量等主要工艺参数进行分析计算。为提高喷涂均匀性和喷涂效率,在分析喷涂质量影响因素的基础上,建立喷嘴位置与工件转速优化模型,通过粒子群算法求解得到最优设计参数,仿真试验验证了模型的正确性和求解方法的有效性。     

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。     

基于Fluent的异形油箱内气泡与油液融入规律的研究

液压油箱作为液压系统主要辅件,其结构和充气参数对溶解在油液中的气泡与油液的分离、融入现象等具有重要影响.以紧凑式特种车辆异形油箱为研究对象,利用Fluent多相流模型中的欧拉-欧拉模型,对特种车辆异形油箱内部流场进行气液两相流三维数值模拟,通过油箱出油口气体体积分数变化的监测,研究液压系统油箱内不同充气压力、液压泵不同...     

高压节气喷嘴在高压喷气—填料蒸发冷却空调机组中的作用

为了得到高压节气喷嘴对高压喷气—填料蒸发冷却空调机组性能的影响和对压缩空气消耗量的影响,本文讨论了该高压节气喷嘴的特点及其与蒸发冷却相结合的作用。分析了压缩空气从高压节气喷嘴喷出后,与周围新风卷吸、掺混,并冷却干燥新风,同时总结出其与喷水室喷嘴的不同点,最终得到高压节气喷嘴不仅可以提高压缩空气的利用率,而且有助于被处理新风在高压喷气段的热湿交换。     

一种基于FDM-3D打印机改进喷嘴的流-固耦合模拟分析

针对FDM-3D打印机在打印熔融ABS材料过程中发生的流涎现象,对打印机喷嘴的结构进行改进和重新设计,在喉管的末端腔部加入网格结构增大熔融丝材的沿程阻力,使其在没有施加挤出力时不能因丝材熔融产生的体积膨胀力而发生流涎(拉丝)现象。将所建的模型导入到ANSYS Workbench中,用该软件中的流体计算软件模块—Fluent对流经喷嘴的流体进行数值模拟,得到速度的云图和相关曲线,并对其进行分析。用静力学结构分析模块—Static Structural对流体作用后的新型喷嘴结构进行结构静力学分析,得到新型喷嘴结构的应力、应变的云图,并对其进行分析。研究表明新型喷嘴结构能够减轻打印机在启停、打印过程中和更换喷头时产生的流涎现象。研究成果可以为FDM-3D打印机喷嘴结构的设计优化提供参考。     

响应面法在自激脉冲喷嘴结构优化中的应用

为了提高自激脉冲喷嘴的射流性能,利用CFD对自激脉冲喷嘴进行流场的数值分析,并与响应面法相结合对喷嘴结构进行全局优化。建立以喷嘴进口直径d_1、出口直径d_2、腔长L_c、腔径D_c为设计变量,以打击力F为目标函数的数学优化模型;通过对建立的数学模型进行分析,获得喷嘴结构的最优参数;最后对优化后的结构进行对比分析,得到优化后的喷嘴在射流性能上有显著的提高,其打击力提高约20%;并且通过分析因素交互作用图,得到各个结构参数对射流性能的影响规律。     

基于FLUENT的压电式无针注射器喷嘴射流分析

为研究压电式无针注射器的喷嘴结构对其射流形态、平均喷射速度和平均湍流强度的影响,首先,基于粘性不可压缩流体纳维-斯托克斯方程,利用计算流体动力学软件Fluent的Realizable k-ε湍流模型和流场体积函数多相流模型,对四种结构的喷嘴高压自由射流进行数值模拟,结果显示,锥柱形结构的喷嘴能得到可控性较好的对称射流;其次,利用正交试验法对锥柱形结构喷嘴的锥形收缩角和中部圆柱长度进行设计仿真分析,以得到上述结构参数及其交互作用对喷嘴的平均喷射速度和平均湍流强度的影响;最后,利用SPSS软件对仿真结果进行分析。结果表明,中部圆柱长度对喷嘴的平均喷射速度和平均湍流强度具有显著影响,锥形收缩角对前者无显著影响,而对后者具有显著影响,中部圆柱长度和锥形收缩角的交互作用对前者和后者均无显著影响。综合考虑,当锥形收缩角为30°、中部圆柱长度为0.2mm时,锥柱形喷嘴可得到最佳射流特性,此时出口平均速度可达6.56m/s,湍流强度均值为1.04%。该研究可为压电式无针注射器的喷嘴设计提供参考。     

基于FLUENT的后混合磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

以后混合磨料水射流喷嘴为研究对象,基于多相流动的欧拉模型,应用FLUENT流体分析软件对几种典型后混合磨料喷嘴的内流场进行数值模拟和仿真,得到压力分布、速度分布、湍流能量分布.结果表明:喷嘴内由于涡旋的形成损耗了部分能量,使得射流出口速度和动能明显降低;存在一个最优圆柱长度使得磨料出口速度达到最大值,其长度为喷嘴出口直径的23～37倍时,磨料得到最高的出口速度;喷嘴内流体紊动能的分布主要集中在喷嘴近壁区和几何形状变化较大的区域.     

圆锥长直管段喷嘴外流场的CFD仿真分析

利用ANSYS FLUENT软件,采用欧拉多相流模型对圆锥长直管段喷嘴外流场进行建模与仿真,观察不同参数下的仿真结果并比较,结果表明:随着压力增大,外流场入口速度增大,磨料和水的速度均有衰减,磨料速度的衰减速率要小于水的衰减速率,但不同压力下速度衰减趋势基本相同;随着喷嘴直径的增大,射流速度核心区范围略有增大,外流场速度衰减速率在不同喷嘴直径下基本相同;增大射流冲击面积不宜通过增大喷嘴直径来实现;随着磨料体积分数的提高,磨料速度的衰减速率先减小后增大。     

高压喷嘴的射流仿真研究

针对高压喷嘴射流发散快以及速度稳定性差等问题,将Fluent仿真技术应用到高压喷嘴的流场分析中.根据高压喷嘴结构特点,为喷嘴及外部喷射区域建立了轴对称的几何模型;并根据喷射过程中流体速度的变化情况进行了网格的划分与加密,然后对高压喷嘴的淹没与非淹没射流流场以及不同收缩角时的非淹没射流流场进行了仿真分析;在流体理论的基础上提取了各种情况下的速度分布图,并对其结果进行了对比分析.研究结果表明,收缩角的不同对喷嘴流场的轴线的速度变化影响较大,当收缩角为10°时流场速度的稳定性最好;此外,通过对淹没射流与非淹没射流的流场情况进行比较,得出了非淹没射流对速度的集中更为理想的结论;仿真分析结果也为高压喷嘴结构及喷射形式的选取提供了一定的依据.     

新型细水雾灭火喷嘴的仿真及试验

为了解决细水雾喷头喷雾保护半径小的问题,研制了一种新颖的两级雾化高压细水雾灭火喷嘴。计算了索太尔雾滴直径DSM、喷嘴流速、流量和充分雾化距离。在CFD仿真中,将两级雾化喷嘴的速度场和水体积分数分布与单级雾化喷嘴的对应仿真结果分别进行对比,并优化了两级雾化喷嘴的结构参数。试验测量了DSM、喷雾速度、喷雾密度分布并和仿真结果进行对比验证。研究表明,优化设计后两级雾化喷嘴的喷雾保护半径为0.34 m,喷雾密度分布均匀;具有多喷嘴的两级雾化细水雾喷头的喷雾保护半径可以超过2 m,在消防领域具有实用价值。     

超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油甩油分析

为了解齿轮箱内部润滑油和空气多相流瞬态流场情况,采用浸入固体法结合VOF(Volume Of Fluids)多相流模型,对超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油的甩油过程进行计算流体动力学仿真分析。通过分析得到齿轮箱内润滑油分布情况、齿轮表面润滑油速度和体积分数,以及截面压力,进而可以对齿轮箱内部润滑油飞溅润滑过程进行预测。     

双型线矩形超音速喷嘴的设计及仿真研究

为提高超音速设备对工件处理的均匀性,提出了一种双型线矩形超音速喷嘴。同时基于超音速喷管设计理论,分别对该矩形超音速喷嘴的两条型线进行设计,以获得相应的型线方程。建立了双型线矩形超音速喷嘴的流热耦合有限体积模型,进而对双型线矩形超音速喷嘴的入口压力和出口马赫数对喷嘴流场的影响展开分析。结果表明:双型线矩形超音速喷嘴的速度流场既能够达到设计的马赫数又满足均匀性要求,且能够使喷嘴出口得到横截面形状为矩形的流场,并分别总结了入口压力和出口马赫数对喷嘴流场的影响规律。     

多种后混合磨料水射流喷嘴的数值模拟及分析比较

针对传统的后混合磨料水射流喷嘴中的磨料与水混合均匀性差,磨料射流能量低的问题。本文基于CFD欧拉多相流模型,利用Fluent软件对比磨料侧进式喷嘴、磨料中进式喷嘴以及改进的磨料中进式喷嘴在相同边界条件下计算得到的内外流场结果。分析结果表明：磨料侧进式喷嘴的磨料主要分布在速度较低的区域,未能进入高速水流内部,导致喷嘴内外流场的中心位置磨料射流能量低,磨料与水混合均匀性差;磨料中进式喷嘴很好的解决了磨料不能进入高速水流内部的问题,磨料体积分数和磨料速度从中心向外逐渐减小,射流效果明显改善;改进的磨料中进式喷嘴减小了高速水流在原磨料中进式喷嘴混合腔内的碰撞损耗,磨料在外流场的速度及动能都有一定提高。