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。     

气溶性射流对钢板污垢清洗的应用研究

为了获得更好的清洗效果和节能环保,提出了一种新型的射流方式——气溶性射流。基于流体力学和气溶性射流的工作原理,根据气溶性射流的特性和喷嘴的几何特征,研究了气液相的流动特性方程,得到了气溶性射流的速度分布规律。利用自行设计的超音速喷嘴组装的带电气溶性射流实验装置对钢板进行清洗,经简易检测表明：气溶性射流喷嘴产生的超音速极大地提高了洗涤效率,与同流量的喷嘴相比,效率提高近10倍,具有广泛的应用前景。     

高压水除鳞喷嘴结构参数对喷嘴射流性能的影响

为了进一步研究高压水除鳞喷嘴的射流性能,优化喷嘴的结构参数,选取出口扩张角、锥孔深度、入口收缩角作为参考因素,以喷射角和射流流量作为评价指标,对喷嘴各参考因素对射流性能的影响进行了仿真分析。结合正交试验的方法,对喷嘴各结构参数及其交互作用对其性能影响的显著性及重要性次序进行分析,获得最优的参数组合并对其进行了实验验证。结果表明：出口扩张角的增大会使喷射角减小但会使射流流量增加,锥孔深度的增加可以较为全面地提升喷嘴的射流性能,收缩角的增大会使得喷嘴的射流性能减弱,喷嘴的除鳞效果变差;3个参考因素中锥孔深度是对射流性能影响最大的因素;当出口扩张角为80°、锥孔深度为8 mm、入口收缩角为65°时喷嘴的射流性能最优。通过将参数优化后的喷嘴的实验结果与原始喷嘴的实验结果对比发现,优化后喷嘴的喷射角由原始值35.7°提升至44.1°,射流流量的大小由原始值10.17 L/min提升至28.3 L/min。     

收缩喷嘴内部流道型线对射流流场的影响

为研究收缩喷嘴内部流道形成对射流流场的气体动特性参数的影响，根据可压缩流体轴对称N-S方程，采用非结构网格和二阶精度的有限体积法，对不同内部流道形线的喷嘴自由射流进行数值模拟。亚声速射流采用RNGk-ε湍流模型，超声速射流采用S-A湍流模型，计算结果与实验较吻合。在亚声速流动中，收缩喷嘴的收缩角大小会影响其对射流的阻滞效果，内部流道形线设计为维多辛斯基曲线可以获得更好的流场动特性参数，有利于提高喷嘴的工作效率。在超声速流动中，喷嘴流道型线对出口膨胀波的角度与强弱影响较大，要根据射流的有效作用区域选择合适的喷嘴，才能使能量的损失最小。若要获得较佳的外部流场参数，优化喷嘴内部流道设计十分重要。     

收缩喷嘴内部流道型线对射流流场的影响

为研究收缩喷嘴内部流道形成对射流流场的气体动特性参数的影响，根据可压缩流体轴对称N－S方程，采用非结构网格和二阶精度的有限体积法，对不同内部流道形线的喷嘴自由射流进行数值模拟。亚声速射流采用RNGk-ε湍流模型，超声速射流采用S－A湍流模型，计算结果与实验较吻合。在亚声速流动中，收缩喷嘴的收缩角大小会影响其对射流的阻滞效果，内部流道形线设计为维多辛斯基曲线可以获得更好的流场动特性参数，有利于提高喷嘴的工作效率。在超声速流动中，喷嘴流道型线对出口膨胀波的角度与强弱影响较大，要根据射流的有效作用区域选择合适的喷嘴，才能使能量的损失最小。若要获得较佳的外部流场参数，优化喷嘴内部流道设计十分重要。     

冰粒射流抛光技术的发展与研究现状

冰粒射流抛光技术是一种新型抛光技术,其基本原理是以冰粒替代传统磨料,在高速流体的带动下高速冰粒流撞击工件表面,实现对工件表面加工的目的。冰粒射流抛光以无污染、对工件表面损伤小、加工完成后无残留、无需后处理等优点在加工及清洗方面得到了广泛应用。本文从冰粒射流抛光技术的理论基础及其关键技术等方面探究冰粒射流抛光技术的发展及研究现状,并探讨其未来发展方向。     

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。     

蒸发器除霜喷嘴的高压射流特性分析与结构优化

针对制冷系统蒸发器除霜效率低的问题,设计了两种喷嘴:喷嘴1的射流收缩段为圆弧收缩,引流段和扩散段呈圆柱状;喷嘴2的射流收缩段为直线收缩,引流段和扩散段呈圆锥状。采用理论计算和数值仿真两种方法获得了入口气压在0.3 s内从0. 6 MPa快速降至0.1 MPa时的喷嘴射流参数,理论计算与数值仿真结果相近。数值仿真表明,喷嘴2的能量损失高于喷嘴1;喷嘴2的气压波动幅度大于喷嘴1;喷嘴2的出口速度优于喷嘴1。据此设计了综合两种喷嘴特点的喷嘴3,并对喷嘴3的圆弧半径作优化设计,结果表明当该半径为11 mm时,喷嘴3的射流除霜能力优于喷嘴1和喷嘴2。     

塑料近红外分选设备喷吹分离的仿真研究

针对塑料分选装置中喷吹不准确、耗气量大等问题,提出了一种基于维多辛斯基曲线的流线型喷嘴。利用计算流体力学(CFD)软件,对喷嘴结构进行了二维与三维建模,运用Fluent进行了求解,选择湍流模型中的Realizable k-ε模型进行了计算,从射流速度、射流核心段长度以及耗气量等方面分析了喷嘴总长度、收缩段长度、出口直径以及收缩比等因素对喷嘴射流的影响。仿真结果表明:出口直径对喷嘴射流影响最大,喷嘴总长度、收缩段长度以及收缩比对喷嘴性能的影响相对较小;当喷嘴总长度为25 mm,收缩段长度为4 mm,出口直径为5 mm,收缩比为1.6时,喷嘴的喷吹性能相对较好且耗气量较低。     

脱硫系统GGH吹灰器高压水喷嘴改进

介绍了通过扩大吹灰器高压水喷嘴口径,增加喷嘴射流流量,提高对脱硫系统GGH(烟气再热器)清洗效果的途径,并实现脱硫系统不开烟气旁路挡板进行GGH波纹板高压清洗的目的。     

喷嘴几何参数对射流流场性能影响的计算研究

在边界条件和初始条件相同的情况下,分别改变圆锥带圆柱出口型喷嘴的圆锥段收缩角、喷嘴出口圆柱段长径比、喷嘴出口直径,用Fluent软件对圆喷嘴射流的速度衰减特性进行数值模拟和分析.模拟发现:在圆锥段收缩角为13°左右、喷嘴出口圆柱段的长径比为3左右时,射流核心段上的速度最大;随着喷嘴出口直径的减小,射流核心段上的速度不断增大,射流的切割性能也越来越好.数值模拟结果与实验结果完全一致.     

超高压水射流盘式清洗装置工作效率试验研究

利用高速水射流的冲击动能,可以实现钢制结构表面除漆除锈的目的。通过理论分析并计算出影响清洗效率的主要参数的最优值,采用试验分析方法验证喷嘴孔径、单喷嘴靶距、射流压力等清洗参数的优选结果。根据最优清洗参数,进行清洗盘行进速度与压力对清洗效果的影响的试验;研究清洗盘工作时喷嘴的运动,提出一种清洗盘喷嘴布置结构设计,以及一种新型清洗盘工作的运动方式。     

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。     

基于CFD的自激振动空化射流喷嘴结构参数 影响研究

随着海洋结构物水下清洗技术的发展,具有高效、安全、节能、环保等特点的新型空化射流清洗技术也开始新兴于水下清洗作业当中。自激振动空化射流则结合了空化射流和脉冲射流的特点,可以达到更好的空化效果,从而实现快速清洗、切割等功能。本文以传统赫姆霍兹喷嘴为研究对象,结合相关文献,在喷嘴出口处添加可以增强空化效果的扩张管结构,同时,分别以喷嘴谐振腔高度、谐振腔宽度、扩张管角度和泵额定压力为研究变量,通过计算流体动力学软件(CFD)对新型赫姆霍兹喷嘴展开数值仿真,结合仿真结果,分析不同变量对于空化射流效果的影响。本文研究成果既可以为作者今后的实验研究做好理论基础,同时,也可以为赫姆霍兹喷嘴的优化设计提供一些参考。     

深海自激振荡喷嘴装置结构优化

深海采样装置的表面附着物问题严重影响设备正常工作,为解决此问题设计了深海自激振荡喷嘴装置。利用CFD仿真软件Fluent对喷嘴结构进行优化,分析喷嘴内部流场,对射流冲击壁面进行仿真,模拟出冲洗效果最好的结构,为后期水射流清洗实验提供理论依据。     

大型储罐清洗喷嘴的数值模拟研究

针对石油储罐机械清洗过程中射流发散严重、有效靶距过短、清洗效果差的问题,现将一种含中心体式喷嘴应用到储罐清洗中。运用Fluent软件对含中心体的储罐清洗喷嘴内外流场进行了数值模拟仿真,过程中选用K-ε紊流模型和SIMPLEC算法进行了数值计算,采用Mixture多相流模型和非结构化网格对含中心体喷嘴和圆柱形喷嘴进行了对比模拟评价。研究结果表明,含中心体喷嘴沿射流方向的轴心速度逐渐增大,射流在计算域内未发散,有效靶距得到了提高。相比于圆柱形喷嘴,含中心体的喷嘴出口截面射流半径缩小了13.7%,聚束性得到了提高,打击力得到了更好的保持,因而能更好地满足大型储罐清洗的要求。     

基于FLUENT远距离冲洗喷嘴的射流特性研究

锥形喷嘴射流能获得较高集聚能的集束射流,可产生较大的射流打击力,多用于远距离水清洗场合。现有锥形喷嘴的研究,多是研究短流场的,且用于水射流切割。该文利用fluent软件对喷嘴的外流场进行仿真模拟分析,可直观的分析喷嘴的长外流场特性及喷嘴的性能。通过改变不同的射流压力和喷嘴的直径来分析喷嘴的外流场的特性。仿真结果表明:锥形喷嘴的射流距离较长;随着射流压力的增加,射流打击力、射流动压和有效射流距离都在增加;喷嘴直径的增加,使得射流压力、射流打击力、射流动压和射流距离也在增加;水射流清洗存在一个临界压力;有效的射流距离为(1800~2000)d,为水冲洗清洁系统的喷嘴直径选择提供了一个参考。     

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。     

前混合磨料水射流喷嘴应用研究

主要探讨了前混合磨料水射流设备中,喷嘴在清洗、切割及钻孔、扩孔三种作业中的应用.在不同作业中使用的喷嘴种类各不相同,着重对几种常见喷嘴的应用作了系统介绍.为对喷嘴的优化选型提高射流作用的效果提供参敷.     

基于FLUENT的磨料水射流抛光喷嘴的流场仿真

针对三种典型结构的磨料水射流喷嘴,基于多相流动的VOF模型,利用计算机流体力学的方法对磨料射流系统的高压水射流流场进行两相流的数值模拟,分析对比了三种结构喷嘴流场的速度、压力、紊动强度等参数。结果表明,锥柱形喷嘴具有较优的综合性能,适合作为磨料水射流抛光的宝石喷嘴;在锥柱形结构的基础上,针对三种不同的收缩角进行了数值模拟,结果表明,30度收缩角具有较优的射流特性。