消防水炮结构的设计及水射流特性的分析

消防水炮是消防作战中的主要装备。它能将水的静压能转化为动能,喷射出各种水流或水雾,用于灭火、冷却、隔热和排烟等消防作业。介绍了消防水炮的分类及工作特点,重点阐述了消防水炮整体结构及关键部件的设计,尤其对消防水炮的流道与喷嘴的结构进行了阐述,并对消防水炮水射流特性及影响射流的因素进行了详细分析。结果表明:消防水炮的结构及工作参数对其射流性能有很大影响;在一定压力范围内,消防水炮进出口截面不变,进口压力越大,消防水炮的流量也越大,可以提高水流出口速度来增加消防水炮的射程,扩大其保护范围。相关分析结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供一定的参考。     

水力自摆移动式消防水炮结构设计及数值模拟研究

设计一种水力自摆移动式消防水炮,采用阀控缸系统作为水力自摆控制系统,利用自身水压力驱动水液压缸带动水炮炮头摆动,并采用机械反馈装置使其自动换向.采用Fluent流场仿真软件对水炮流道结构进行仿真,具体分析了不同进水口压力和不同炮身直径对出口速度的影响规律,结果表明:所设计的消防水炮水力学性能较好,结构比较合理.初步实验验证了该水炮能满足灭火覆盖范围和射程的要求.其相关结论也可为其他规格类型的消防水炮设计提供参考.     

水力自摆式消防水炮的设计及流场仿真

在理论计算的基础上设计一种水力自摆式消防水炮,详细阐述水力自摆机构的工作原理及组成.利用Fluent流场仿真软件对该消防水炮内部流场特性进行了仿真,仿真结果表明所设计的消防水炮能满足其射程和流量的要求,同时也为其他规格和类型的消防水炮设计提供参考.     

采用阀控缸进行自动换向控制的移动式消防水炮动态特性研究(英文)

消防水炮是消防作战中主要灭火装备之一.设计了一种移动式消防水炮,采用阀控缸水力自动换向控制装置,利用自身水压力驱动水液压缸带动水炮炮头摆动,并采用机械反馈装置使炮头自动换向.采用Fluent流场仿真软件对水炮流道结构进行仿真分析.结果表明,所设计消防水炮水力学性能较好,结构设计比较合理.利用AMESim液压机械仿真软件对该水力自摆控制系统进行建模仿真分析.仿真结果表明,该水力自摆系统能够在水压力驱动下以一定的频率进行自动换向,并且在水压力升高的情况下,其摆动频率也会上升.实验验证该水炮能满足灭火覆盖范围和射程的要求,炮头自动换向频率也能满足设计要求.所设计的带阀控缸自摆装置的移动式消防水炮特别适用于无人操作、消防人员难以进入的消防场合.     

带锥齿蜗轮蜗杆传动式消防水炮结构设计及流场仿真

通过理论计算设计一种带锥齿蜗轮蜗杆传动式消防水炮,详细介绍了所设计消防水炮的工作特点,重点阐述了消防水炮整体结构及关键部件的设计,并对消防水炮内流道流场特性进行了仿真分析。仿真结果与预期效果基本吻合体现出了设计的合理性,相关分析结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供一定的参考。     

带锥齿蜗轮蜗杆传动式消防水炮结构设计及流场仿真（英文）

通过理论计算设计一种带锥齿蜗轮蜗杆传动式消防水炮,详细介绍了所设计消防水炮的工作特点,重点阐述了消防水炮整体结构及关键部件的设计,并对消防水炮内流道流场特性进行了仿真分析。仿真结果与预期效果基本吻合体现出了设计的合理性,相关分析结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供一定的参考。     

低压自激振动空化喷嘴射流特性研究

自激振动喷嘴兼有空化射流和脉冲射流的双重优点,利用FLUENT对喷嘴进行射流特性计算,优化得到适合于低压水冲洗系统的自激振动喷嘴结构参数。结果表明:所设计的低压自激振动喷嘴可以产生空化射流效果,当出口直径d=3 mm、谐振腔长度L=6.3 mm、锥角θ=30°时,喷嘴空化发展速度快,适宜于近距离空化清洗;锥角θ=60°时,空化效应发展较慢,射程相对较远,适宜于远距离的空化清洗。研究结果为低压自激振动空化喷嘴的结构设计提供了参考。     

基于FLUENT的射流管伺服阀前置级放大器流场的数值仿真

利用FLUENT软件对射流管伺服阀的前置级放大器的流场进行数值仿真,获得射流管放大器喷嘴在不同结构参数下的恢复压力和流量,并建立恢复压力和恢复流量的数学模型,为射流管伺服阀的设计及性能预测提供了参考依据。     

超宽狭缝式喷嘴流场数值模拟和射流速度凸度控制

为了开发具有高强度冷却能力且冷却介质流量分布合理的淬火系统超宽狭缝式喷嘴结构,采用有限元法对狭缝式喷嘴射流速度分布进行了数值模拟.结果表明,喷嘴进水方式对出口射流速度分布规律影响较大,通过比较端部进水方式及不同进水口数量的中部进水方式,得出中部进水方式且进水口数量大于4个时,射流速度均匀性最好.保证喷嘴其他结构参数及工艺参数不变,通过改变沿喷嘴长度方向阻尼装置均流孔直径的递减比例系数,来实现出口射流速度的凸度控制,效果明显.随着直径比例系数增大,比例凸度值成线性递增变化.射流速度比例凸度模型可以实现水量的精确凸度控制,为优化设计基于淬火工艺需求的流量分布合理的超宽狭缝喷嘴结构提供指导.     

多喷嘴射流泵流场的数值模拟与PIV测量

为研究多喷嘴射流泵性能和内部流场特征,设计了不同结构的多喷嘴射流泵试验模型.采用k-ε湍流模型和壁面函数法对不同参数下的多喷嘴射流泵进行了数值模拟,模拟结果表明,喷嘴数和喷嘴角度及喉嘴距对射流泵工作性能影响较大;在吸入室及喉管入口处湍动能较大.利用PIV系统对不同结构射流泵内部流场进行了三维测量,获得了射流泵对称面流场的速度矢量和湍动能等值线图.试验结果表明,其速度梯度衰减得愈快,工作流体和被吸流体混合距离越短.验证了多喷嘴射流泵可缩短喉管长度.测量结果证明数值模拟的正确性,为多喷嘴射流泵理论研究和合理设计提供了理论依据.     

高压低耗散新型喷嘴的设计及数值仿真研究

针对热镀锌车间内吹环喷嘴吹扫钢管内部多余锌粒时耗气量大、出口速度低、冲击力小等问题,设计一款高压低耗散的新型喷嘴,喷嘴内轮廓线采用四次B样条曲线,出口采用椭圆形设计。基于流体力学的基本方程和S-A湍流模型,建立了吹扫射流的数学模型。分析不同入口压力条件下,入射角为30°、45°、60°、90°时,射流对管壁的打击力,并研究喷嘴出口与管口距离的变化对打击力的影响。结果表明:B样条喷嘴冲击到壁面的压力、喷嘴速度和气帘宽度均大于传统的锥直形喷嘴,吹扫效果明显提高。     

叶栅型气动喷嘴三维流场数值模拟

介绍了叶栅型喷嘴的基本结构,对三维可压射流的控制方程和Spalart-Allmaras湍流模型进行了分析,利用有限体积法对可压缩的N-S方程进行离散,对叶栅型喷嘴内的三维流场进行了数值模拟.对喷嘴内气压的变化、气流的速度矢量分布以及马赫数分布情况进行了可视化处理,讨论了喷嘴流道几何结构对流场的影响,以及供气压力的变化对喷嘴流量和出口速度的影响.同时,通过实验测量了喷嘴流量,实验结果与数值模拟的结果一致.对喷嘴三维流场数值模拟为喷嘴的设计和优化提供了理论依据,有效地缩短了设计周期.     

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。     

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。     

大流量可调喷嘴设计与实验研究

分析了大流量可调喷嘴的流量压差特性和受力特性,设计了螺旋流道加流通面积自动可调的喷嘴结构形式,进行了流量压差特性和雾化性能实验,检验了喷嘴的液滴分布特性、雾化角度以及流量压差特性,该喷嘴可满足大范围流量变化时的压差与雾化要求,试验结果验证了该设计方法的合理性和有效性。理论分析方法、实验方法以及设计结果可直接应用于产品研制。     

基于CFD的液氮消防喷嘴两相流数值分析

为了研究液氮消防喷嘴的射流特性,对氮气和水混合喷射的两相流喷嘴建立数学模型和几何模型,利用计算流体力学的方法对气液两相流射流流场的速度、压力、密度等物性参数进行数值模拟仿真分析。并改变喷嘴的入口、出口以及总长度等参数进行仿真,对比不同参数时的射流速度,从而得到喷嘴的最佳尺寸参数。压力仿真云图的结果表明,喷嘴弯折处易出现负压,因此在设计时应将喷嘴设计成曲线型。     

水射流喷嘴内表面形状对切割性能的影响研究

磨料水射流在喷嘴中运动并得到加速,喷嘴内表面形状对射流影响显著。通过仿真与试验比较圆柱形、圆锥形、锥直形和流线形4种喷嘴的切割性能,结果表明:圆柱形喷嘴射流加速过程短,衰减快,切割效果差;圆锥形喷嘴射流加速过程长,衰减过程缓慢,有较长的射流核心段,具有一定的应用价值;锥直形、流线形两种喷嘴的加速过程与衰减过程无显著差异,射流核心段较长,实际切割能力并没有显著差别;在锥直形喷嘴中,出口圆柱段喷嘴长径比为3～4较合适。     

扇形喷嘴的射流特性研究

利用Fluent软件对扇形喷嘴流场进行了可视化仿真,分析计算了冲洗压力对射流性能的影响,并且分析了打击距离和打击角度对清洗效果的影响,从而有助于确定更为合理的射流参数。结果表明:随着入口压力的增大,流量和打击力都显著增加;对某一特定规格的喷嘴而言,打击角度为15°时较为合适。     

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。     

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。