基于CFD的绝缘子下伞面水冲洗效率仿真研究

为了合理选择绝缘子带电水清洗参数,提高清洗效率,利用流体仿真软件FLUENT提供的VOF(Volume of Fluid)模型对不同垂直冲洗角度和不同喷嘴进口压力下情形的绝缘子下伞面水冲洗情形进行了仿真研究。分析了绝缘子下伞面的压力和速度分布及有效清洗面积随压力的变化规律。结果表明:增大喷嘴进口压力有利于提高有效清洗面积,但是存在临界值;垂直清洗角度较大时,清除机制更直接有效,能去除粘接强度较大的污垢;在满足临界清洗压力时,选择较小垂直清洗角度能获得更大清洗效率。研究结果为绝缘子下伞面带电水清洗参数的选择提供了依据。     

高压水射流在铝板带清洗设备上的应用

介绍了铝板带清洗原理及高压水射流喷射距离的选择,通过对打击力进行理论分析,建立了打击力的计算公式,从而找到提高清洗效果的途径;对清洗机组设备结构与工艺过程进行了介绍,总结了铝板带的高压清洗系统节水、节能、提高洗净率的方法;文中给出了入射角、压力、喷嘴结构、喷射距离、喷流角度等实用参数选择的原则和方法,具有实用价值。     

液化石油气罐车节水清洗的射流参数研究

通过对液化石油气(LPG)罐车内壁污垢的形成机制及物性参数研究,确定了上下层污垢的主要组成成分,并提出了一种可有效降低除垢射流门限压力的新型节水节能清洗方式。采用建立除垢力学模型加实验验证的方法确定了最佳射流水力参数。借助FLUENT流体仿真分析软件,对不同射流靶距和入射角度下的射流打击力进行了对比试验研究,优选出可发挥高压水射流最大清洗效率的靶距为85 mm,入射角为10°,为后续节水清洗新技术的深入研究提供了一定的理论基础,并对相应清洗系统与设备的研发具有一定的参考价值。     

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CFD的清洗用扇形喷嘴清洗参数研究

扇形喷嘴因其均匀的扁平射流能提供其较大的清洗面积而被广泛应用在工业清洗中。打击力和动压是衡量清洗效果的重要参数,合理的匹配喷嘴直径、压力、流量,能更有效、更节能地进行清洗作业。在建立了扇形喷嘴及其外流场的三维模型的基础上,运用FLUENT的VOF两相流模型对不同出口直径的扇形喷嘴在不同压力下的打击力、动压进行了比较分析。结果表明:喷嘴直径和压力的增大都会使打击力增大,但不是二者越大打击力的增大的幅度就越大;同一个扇形喷嘴,射流压力在1~21 MPa之间,打击力会随着压力的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如3 mm喷嘴射流压力从1 MPa提升到2 MPa射流打击力增加率为101%,但从20 MPa提升到21 MPa射流打击力增加率只有5%;相同的射流压力下,扇形喷嘴出口直径在1~3 mm之间,打击力会随着出口直径的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如射流压力为2.5 MPa喷嘴出口直径从1 mm提升到1.5 mm射流打击力增加率为118%,但从2.5mm提升到3 mm射流打击力增加率只有42%。     

扇形喷嘴的低压射流特性研究

扇形喷嘴广泛应用于清洗设备中,具有清洗范围大的特点。利用Fluent软件解析扇形喷嘴的射流速度,打击力及流量特性,可以直观认识和分析扇形喷嘴的清洗性能。仿真结果表明:随着扇形喷嘴V形切槽相对偏移量增大,打击力降低;随着切槽半角的增大,清洗打击能力增加。仿真结果对于扇形喷嘴的设计和选取提供了参考。     

水射流冲击压力最佳喷距数值仿真及试验研究

基于水射流冲击模型,应用Fluent流体分析软件对喷嘴射流冲击力进行数值仿真,得出不同喷距对射流冲击压力的影响。结果表明：在低压连续水射流条件下,出口直径为2 mm的喷嘴在喷距为50 mm时产生的射流冲击压力最大;并通过实验验证射流仿真模型的正确性和有效性。     

后混合水射流喷丸工艺对18CrNiMo7-6渗碳钢表面性能的影响

目的探究不同后混合水射流喷丸工艺对18Cr Ni Mo7-6渗碳钢表面性能的影响。方法运用超景深三维显微系统、三维表面形貌测量系统、X射线残余应力分析仪及HV-1000显微硬度计等,对后混合水射流喷丸前后试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力及显微硬度随层深的变化情况进行分析。结果后混合水射流喷丸时,弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀、磨损、剪切作用,使试样表面产生新的凹坑。表面粗糙度Ra值随着喷射压力P及喷射靶距H的增加而增大,随着喷嘴移动速度v的增加而减小。试样显微硬度最大值都出现在表面,且随层深的增加,硬度值逐渐减小,喷射压力P=300 MPa时,表面硬度值达到62.8HRC,比试样初始表面硬度值增加了7.35%。试样材料所能引入的残余压应力具有固有最大值σmirs,当引入的残余压应力未达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs随喷射压力P的增加而增大,但随喷射靶距H和喷嘴移动速度v的改变变化不大。当引入的残余压应力达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs即为σmirs,不再改变,但是最大残余压应力距表面距离值zm仍会随着喷射压力P的增加而增大。结论后混合水射流喷丸后,试样表面粗糙度变化较大,表层显微硬度有一定提高。残余应力的分布主要与喷射压力P有关,而与喷射靶距H和喷嘴移动速度v关系不大。     

前混合磨料水射流切割参数对表面粗糙度的影响

采用前混合磨料水射流对Q235碳素结构钢进行切割实验,测量样品切口表面粗糙度;研究前混合磨料水射流的切割压力、喷嘴出口直径、切割靶距、切割速度和切割深度对样品切口表面粗糙度的影响规律;结合实验数据,建立表面粗糙度二次非线性回归预测方程。研究结果表明：前混合磨料水射流的切割压力、喷嘴出口直径与表面粗糙度呈负相关关系;切割靶距、切割速度、切割深度与表面粗糙度呈正相关关系;各因素的影响权重大小依次为：喷嘴出口直径、切割深度、切割压力、切割速度、切割靶距;影响表面粗糙度的实质因素为磨料流量和磨料能量;建立的表面粗糙度二次非线性回归预测方程的平均偏差为7.99%。     

合金盘条高压磨料水射流除鳞系统实验研究

目的 对合金盘条高压磨料水射流除鳞系统进行优化.方法 建立一条合金盘条高压磨料水射流除鳞系统实验装置,研究材质、工作压力、喷嘴数量、移动速度、磨料浓度、靶距等参数对除鳞效果的影响;应用图像处理技术对除鳞效果量化为除净率并加以分析,采用MATLAB软件对系统压力、喷嘴数、移动速度、磨料浓度及靶距对除鳞效果进行拟合分析.结果 设计了年产5000吨合金盘条高压磨料水射流除鳞系统,参数为:额定压力45 MPa、额定流量10 m3/h、最大除鳞速度40 m/min、磨料质量分数35%、靶距20 mm、喷嘴12个.结论 高压磨料水射流除鳞系统能满足合金盘条除鳞的设计要求,应用前景广阔.     

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。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

配流阀结构特征对微型高压柱塞泵流量输出特性的影响

为满足航空泵高功率密度化要求，微型高压柱塞泵采用阀配流方式能够有效减少泄漏，提高容积效率。针对影响微型高压柱塞泵流量输出特性的主要因素，建立阀配流微型高压柱塞泵数学模型，通过AMESim搭建不同结构的单向阀配流模型，将球阀、锥阀、平板阀等不同形式的单向阀芯进行不同组合结构的建模及仿真试验，对微泵的余隙容积、斜盘倾角、负载压力及单向阀的弹簧刚度、阀芯质量等影响因素进行仿真分析。结果表明：在现有结构下，吸液阀和排液阀均为平板阀时是最优配流阀组合形式；微泵在变转速工况下容积效率稳定，阀芯质量对配流阀迟滞性影响较小；增大斜盘倾角及减小负载压力和余隙容积能够有效改善配流阀开启滞后角，进而提高容积效率。     

射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却均匀性的影响

为了获得射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却效率及均匀性的影响规律,运用Fluent软件对单股倾斜射流冲击冷却热轧无缝钢管的流动特点及传热特性进行了有限元模拟。研究了不同射流倾斜角度下无缝钢管表面剪切力、湍流动能及压力分布特点,并获得冲击点处热流量及钢管1/2厚度处温度的变化曲线。结果表明,射流倾斜角度对钢管表面剪切力、湍流动能及温度分布具有显著的影响;随着射流倾斜角度的增加,钢管表面剪切力及湍流动能非对称性逐渐增加,且在顺流方向3°附近出现最大值;从钢管1/2厚度处温度分布发现,随着射流倾斜角度的增加,换热效率及温度均匀性得到了改善,先升高后降低;通过标准差计算,当入射角θ=10°时,冲击点两侧温度均匀性最佳。     

动座式节流阀阀口特性仿真与试验研究

结合水的理化性质,建立动座式节流阀阀口计算流体力学模型,对其水力特性包括流场、压力场、气蚀、流量压差特性、液动力特性等进行研究。在此基础上,研制一种新型的动座式水液压节流阀,该阀阀座台阶面上压力相等,使阀座所受轴向静压力得以平衡,采用伞状阀座有效补偿由于水冲击振动所引起的液动力;在流体经阀座进入阀芯的喷入口处,设计阀芯中杆结构,使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上,降低了液动力对阀座的冲击和侵蚀。采用Fluent软件建立相应的仿真模型,并就输入压力、阀芯锥角和阀口尺寸对系统动态特征的影响进行仿真分析,在此基础上搭建水液压试验台对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:动座式节流阀阀口处压力迅速降低,开度越小,压降越大;二级阀口处压力变化大而低,易发生气穴现象;引流孔、合适的阀芯锥角及二级阀口结构可有效降低主阀口的工作压差及液动力,减少阀口的气蚀,能有效地提高节流阀的工作性能和使用寿命。     

基于响应面方法圆柱形喷嘴结构优化研究

喷嘴是高压水射流的核心工作部件,其几何结构特征直接影响射流质量及工作效率。利用CFD方法对当前广泛应用的圆柱形喷嘴内流场进行研究,以最大出口速度作为目标变量,采用响应面方法优化喷嘴结构。研究结果表明：圆柱形喷嘴轴心速度与压力呈现近似对偶特性。喷嘴出口直径、喷嘴出口圆柱段长度及喷嘴收缩角对喷嘴出口速度有显著影响,喷嘴入口圆柱段长度及入口直径对出口速度影响较小。其中,喷嘴出口圆柱段长度与出口速度近似呈线性关系,而出口直径及喷嘴收缩角与出口速度呈抛物线关系。影响喷嘴压降的因素为喷嘴入口及出口直径,而其他因素如喷嘴出口圆柱段长度、入口圆柱段长度及收缩角对压降的影响则可以忽略。     

基于CFD的入口节流型滑阀稳态液动力研究

利用计算流体力学(CFD)方法,针对入口节流出口无节流的滑阀阀内流动方式,进行了液动力特性研究。给出了网格细分的规则,以及根据流场计算结果提取液动力的方法。计算了阀芯环形腔截面面积、环形腔长度、出口尺寸及角度、阀口开度等不同滑阀结构参数和工作条件下,入口节流出口无节流流动方式液动力的变化规律,分析了其液动力变化的内在机理。研究结果揭示了该种流动方式下液动力的复杂变化规律,为滑阀的分析和设计提供了参考。