基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化

抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数：进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。     

起重机臂架清洗装置机构设计及试验研究

再制造是能够将废旧零/部件恢复其原有尺寸和性能的一项关键技术,为此针对废旧起重机臂架的再制造设计了一种利用高压水射流清洗技术,可以自适应不同曲率、高度的新型臂架清洗装置。分析了射流打击力与漆膜附着力之间的关系,研究了喷嘴射流压力及清洗器进给速度等工艺参数对污染物清洗效率的影响,验证了清洗装置的实用性,实现了将超高压水射流绿色高效清洗技术应用于臂架清洗试验。试验结果表明:该清洗装置在喷嘴直径为0.4 mm,靶距为20 mm,出口压力为180 MPa,清洗装置行走速度为0.6 m/min时能够很好地完成清洗任务并满足工程机械汽车起重机臂架再制造清洗工序要求。该清洗装置解决了工程机械臂架表面清洗难题,为后续无损检测及修复奠定了基础。     

一种新型深海网箱网衣清洗机器人设计

网衣是深海网箱养殖装备的重要组成部分,其上若存有附着物将严重影响水体交换且易使网箱结构受损。为解决前述问题笔者设计了一种新型深海网箱网衣清洗机器人,拟以歧管式喷盘配以高压旋转水射流作为清洗动力源,采用双浮筒调整水下潜浮姿态以及螺旋推进器实现机器人的直行、转弯等运动,并对射流喷嘴的关键技术参数进行了理论分析。     

高压力增益偏转板射流伺服阀正交仿真试验研究

为提升偏转板射流伺服阀前置级的压力增益,采用正交试验设计与流场仿真相结合的方法,开展优化射流结构参数研究,综合考虑射流盘厚度、射流槽宽度、喷嘴宽度以及接收孔圆角半径4个结构参数对前置级压力特性的影响。结果表明,通过正交仿真试验得到的一组优化参数,相较于初始参数,其前置级的中位压力提高了15.9%,压力增益提高了19.1%,实现了前置级压力增益提升的目标,为偏转板射流伺服阀射流结构参数设计提供了依据。     

液动压悬浮抛光流场的数值模拟及抛光工具盘结构优化

为对液动压悬浮抛光工具盘结构参数进行优化,首先通过正交试验和CFD数值模拟,利用方差分析法分析抛光工具盘各结构参数对加工区域流体动压力的大小和均匀性的显著性影响;然后使用多元非线性回归方法和遗传算法对正交试验样本数据进行优化,得出最优结构参数。数值模拟试验表明,优化后抛光工具盘产生的动压力均值和均匀性都比优化前抛光工具盘提高了30%。     

水力喷射孔内射流增压规律试验研究

水力喷射压裂是集射孔、压裂、水力封隔一体化的新型增产改造技术.本文在室内模拟试验的基础上,对影响水力喷射孔内压力分布和射流增压效果的5个参数(围压、喷嘴压降、喷距、入口比率、射孔孔眼深度)进行了系统研究,初步得到了各参数对孔内压力和射流增压的影响规律.试验结果表明,喷嘴压降和入口比率对孔内压力和射流增压影响较大,其中喷嘴压降与射流增压成线性关系,通过线性回归得到试验中6种不同直径喷嘴射流增压公式.     

锥直形喷嘴喷射角度对钻杆清洗质量的影响研究

钻杆清洗是钻杆探伤检测与修复工艺之前的一道重要工序。为指导机械自动化钻杆清洗装置中设置最优的喷嘴喷射角度,以获得最佳的钻杆清洗质量,研究了喷嘴喷射角度对钻杆清洗质量的影响,选定锥直形喷嘴在初始条件和边界条件相同的情况下,使用FLUENT对锥直形喷嘴纯水射流外部流场进行了数值模拟分析。结果表明:当喷射角度为60°时,高压水射流冲击壁面中心区域具有更大的冲击力,且沿着水射流下游方向压力能更高,有利于携带污垢冲洗壁面以提高钻杆清洗质量。     

一种清洗喷嘴的改进设计与仿真分析

喷嘴是清洗作业中最直接执行部件,国外研究表明空化射流应用于清洗相较于普通射流优势十分明显。因此针对印染行业中鞋面印花网版的清洗改进设计了一种喷嘴,建立了喷嘴的数学模型。利用FLUENT软件分别对原始喷嘴与改进后的喷嘴射流进行单相流场与二相流场的仿真,通过对喷嘴内部流场的压力、速度以及扩散度对比分析。结果表明:两种喷嘴都可以产生有利于清洗作业的空化射流,且优化后的喷嘴空化效果与水射流的动力性能更佳、扩散范围更广,该清洗喷嘴的设计为鞋面印花网版清洗喷嘴的优化提供了合理的依据。     

喷丸过程中颗粒在靶材上的分布特性

气动喷丸作为构件表面处理的重要方式被应用广泛。为了研究喷丸过程中颗粒在靶材上的分布情况,通过数值计算的方法模拟喷丸过程,采用Fluent软件进行气固耦合仿真计算;获得颗粒流在靶材上任意时刻定点喷打的分布特性,并分析了喷嘴类型、入口压力、靶材距离等关键参数的影响;得到不同喷嘴对靶材上颗粒的分布情况,文丘里型喷嘴的分布特性明显优于收缩型及流线型喷嘴;入口压力大于某一压力值时压力对颗粒分布特性的影响较小,而靶材距离存在一个最优值使得颗粒分布特性最优。     

雾化抛光氮化硅陶瓷基体的工艺参数优化

通过正交试验对氮化硅陶瓷基体进行超声精细雾化抛光,研究抛光工艺参数(抛光液流量、抛光压力、抛光盘转速)对抛光速率和表面粗糙度的影响。以抛光后氮化硅陶瓷的材料去除率和表面粗糙度为评价指标,根据正交试验结果得到最优参数组合,并与传统的抛光效果进行试验对比。结果表明:研究的3种参数中,对材料去除率的影响程度由高到低依次为雾液流量、抛光压力、抛光盘转速,对抛光后工件表面粗糙度的影响程度由高到低依次为抛光盘转速、雾液流量、抛光压力;在相同的实验条件下,精细雾化抛光的材料去除率与表面粗糙度与传统抛光接近,但精细雾化抛光的抛光液用量仅为传统用量的12.5%,有效减少了资源的浪费。     

高压水射流清洗机喷枪设计

喷枪是高压水射流清洗机重要组成分，本介绍了水射流的形成、解决了喷嘴计算、确定喷嘴的形状及结构。     

高压水射流清洗机喷枪设计

喷枪是高压水射流清洗机重要组成分[1],本介绍了水射流的形成、解决了喷嘴计算、确定喷嘴的形状及结构。     

淹没式喷嘴反推力测量及其系柱试验装置设计

喷水推进具有噪声低、空泡性能好、易于矢量调节等优点，已成为水下机器人（ROV）推进技术的研究热点。喷水推进依靠喷嘴将泵产生的压力能转化为高压水动能，产生的反推力是压力和黏性阻力作用在高压腔以及喷嘴上的综合效果，该反推力的大小是推进性能研究的重点。对几种不同形状和参数的喷嘴反推力进行仿真和试验对比。采用Fluent软件对喷嘴进行流场内部仿真，并且通过后处理文件计算出喷嘴的反推力大小。现有测量喷嘴反推力的相关试验装置与实际工况存在较大差异，根据螺旋桨系柱推力试验方法，提出并设计一种新的喷嘴反推力测试装置。该试验装置动力由岸基高压海水泵源供给，通过溢流阀调节喷嘴入口压力，喷嘴固定在ROV框架上，利用拉力传感器测量ROV框架在喷嘴射流驱动下的系柱拖力，进而得到喷嘴射流反推力与输入压力的关系。该试验装置为在水淹没条件下研究喷水推进系统提供了试验条件。     

偏转板伺服阀射流放大器结构参数优化研究

介绍了偏转板射流伺服阀的结构和工作原理。射流放大器是阀中重要部位,而喷嘴、接收孔、导流口的参数对阀性能影响较大。当喷嘴和接收孔为矩形时,改变矩形导流口长度,利用Fluent分析阀压力特性并从中得到一组最佳参数,保持矩形导流口面积不变,改变导流口形状为圆形和方形,分析上述3种导流口下的压力及流量特性。通过MATLAB/Simulink进行建模与仿真,验证了Fluent分析的正确性,为该类型伺服阀的结构优化提供了参考。     

水气射流通风试验研究

试验设计的水气射流装置主要由集风器、射流管、水箱、高压水泵闸阀、供水管路、喷嘴及相关测量仪器组成。采用控制变量法进行实验研究,把水气射流装置的影响因素如入口水压、喷嘴口径、喉管长度分别作为自变因素,依次控制其中一个自变因素的变化,保持其它因素不变,测量应变因素吸风量的变化。试验结果表明:入口水压对吸风效果有很大影响;选择短喉管可以达到最佳的通风效果;选用实心螺旋喷嘴的吸风量最大,空心螺旋喷嘴的吸风量次之,直流喷嘴的吸风量最小。     

钴结壳水射流切削系统参数设计

为了避免刀具切削钴结壳时产生冲击载荷,提出了深海钴结壳水射流切削方法。采用仿真计算和实验测试研究了水射流系统参数与其切削性能的作用规律。仿真结果表明:水射流系统的工作压力、喷距和喷射角度是决定水射流切削能力的主要参数;其重要程度依次为工作压力、喷距和喷射角度;提高水射流系统工作压力是提高射流切削能力最有效的方法;在射流工作压力一定的情况下,为了提高射流的切削能力,射流的喷距宜小于4 mm(4倍喷嘴直径)内,射流的喷射角度约为13°。实验结果表明:提高射流的工作压力可以显著提高射流的切削能力,减小射流的喷距有助于提高射流的切削能力,射流的最优喷射角度约为13°。     

大直径超高压旋转水射流装置的研制及工程应用

针对作业直径不小于300mm、工作压力不小于100MPa的旋转水射流装置从主要水射流动参数确定和超高压旋转密封结构入手进行研究,确定了喷嘴孔径、射流靶距、转速等典型的水射流动参数,并完成了100MPa和250MPa两个压力等级的旋转密封组件的结构设计,研制出以平面清洗器为基本形式的水射流装置,并在实际工程应用中体现出高效和安全的特性。     

自激振动空化射流振动分析试验

从提高喷射喷嘴的设计效率和射流冲蚀与清洗效率角度出发,在理论分析自激振动空化喷嘴工作原理的基础上,设计不同尺寸组合的风琴管自激振动空化喷嘴,测量风琴管自激振动空化喷嘴喷射时喷嘴及射靶的振动,通过对振动信号的比较分析,研究自激振动空化射流振动特性及频率特性。结果表明,自激振动空化喷嘴振动频域图中的高频成分是谐振腔内空化泡破裂撞击导致的高频振动,自激振动空化喷嘴振动频域图中存在调制频率,即喷嘴谐振腔内自激振动的谐振频率。实测值与理论计算值相符。给出风琴管自激振动空化喷嘴的主要结构参数喷嘴直径、谐振腔长对喷嘴产生自激振动空化效果的影响规律,得出给定试验系统中自激振动空化喷嘴的最佳结构参数。振动分析试验研究与仿真研究结果一致,为自激振动空化喷嘴的优化设计提供了有效方法。     

结合水下注气系统的高压水射流清洗技术的研究

为了有效扩大水下高压水射流清洗喷嘴的有效靶距,提出了一种结合水下注气系统的高压水射流清洗技术;设计了一套结合水下注气系统的高压水射流水下模拟实验装置,该装置通过水面高度控制和压力控制有效抑制了大流量水射流实验工况下的内部压力波动;计算并分析了在水深为10m的水下清洗过程中,喷嘴外环流内的气液比对射流流场的影响。分析结果表明,增大喷嘴外环流中的气液比,可以有效地增大射流的喷射速度,研究结果为水下清洗实际作业提供了理论依据。     

硬岩掘进机高压水耦合破岩影响因素实验研究

硬岩掘进机(TBM)在硬岩甚至超硬岩段掘进时,采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的新的研究方向。由于高压水射流破岩受诸多因素影响,作用规律复杂,其破岩机理一直未能被准确揭示。主要利用正交实验方法研究水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与沟槽宽度的影响,同时结合刀盘贯入度优化水射流压力、喷嘴直径、移动速度等关键参数,探索高压水射流与岩石耦合破岩规律,为进一步揭示破岩机理提供依据。