喷嘴内轮廓形状对水射流动态特性影响研究

以脉冲水射流喷嘴为研究对象,建立其发射特性的数学模型。喷嘴内轮廓分别采用直线、指数曲线和高阶曲线。应用MATLAB中的动态仿真工具软件包SIMULINK对3种喷嘴出口射流速度和喷嘴内的静压力进行仿真研究。研究表明,喷嘴内水柱的压力和速度沿喷嘴出口方向显著增大,在出口处达到最大值。3种轮廓曲线喷嘴产生的水射流速度的增加率与喷嘴截面积的收缩率成正比;喷嘴内部压力也和喷嘴截面积的收缩率密切相关,收缩最缓慢的指数喷嘴其内部压力最小。     

自振脉冲喷嘴中异形结构对射流振荡频率的影响

为了提高射流的利用率,通过改变下喷嘴出口形状来增强脉冲射流打击力。基于流体力学和水声学理论,推导出自振脉冲射流振荡频率模型,并采用压力传感器测量喷嘴振荡腔内压力,对自振脉冲喷嘴进行非淹没工况试验研究,对比分析了同等当量面积的圆形和方形喷嘴振荡频率与腔内压力峰值的变化规律。结果表明,两种喷嘴的振荡频率均随腔长增大而减小,随泵压上升而升高;腔内射流压力峰值随腔长的增大呈现先减小后增大的趋势,并且存在一个最佳腔长(约为4.5 mm)。此外,方形喷嘴腔内的射流压力峰值比圆形喷嘴提高约20%。     

基于FLUENT脉冲射流喷嘴流道内轮廓的研究

以自激振荡式脉冲水射流喷嘴为研究对象,应用FLUENT软件分别对具有锥形、三次曲线和双圆弧内轮廓的上喷嘴进行了仿真研究,分析了上喷嘴流道内轮廓形状对脉冲射流特性的影响规律。仿真结果表明,自激脉冲喷嘴上喷嘴的流道内轮廓形状对脉冲射流有很大的影响,当压力较低时,上喷嘴为锥形流道的脉冲喷嘴特性比三次曲线和双圆弧流道好;当压力较高时,上喷嘴为三次曲线流道的脉冲喷嘴特性比双圆弧和锥形好。研究结果还表明,脉冲射流的出口速度与泵压成正比。     

脉冲来流下自激振荡喷嘴仿真研究

保证自激振荡喷嘴结构参数不变,利用FLUENT软件对脉冲来流喷嘴的振荡特性仿真分析。通过设定不同来流频率和来流速度,分析了腔内压力和速度变化趋势。仿真结果表明,脉冲来流会显著提高射流振荡效果,且当来流频率接近喷嘴装置固有频率时,出口压力峰值最大可提高3.2倍;来流速度与喷嘴结构存在一个最优匹配关系,使射流出口压力峰值达到最大。仿真结果与基于涡旋理论的自激振荡发生机理结论相符,对自激振荡喷嘴优化设计具有一定的指导意义。     

降尘用超声雾化喷嘴内流场仿真及参数优化实验研究

通过数值计算和实验测试手段研究了降尘用超声雾化喷嘴的内外流场。结果表明:通过超声雾化喷嘴内部流场的压力和速度矢量分布可以看出:射流喷嘴进口处和超声波振荡腔内部的压力分布较大。液体速度经过超声波振荡腔后速度减小,并且在喷嘴内部形成了漩涡。随着射流水压的增加,雾滴D50表现出明显减小趋势。随着以射流喷嘴口为起点距离超声波振荡腔的相对距离的增加,雾滴D50表现出先减小后增加,雾滴速度表现出先增大后缓慢减小,得到最佳的超声波振荡腔位置为3.5 cm。     

不同收缩角喷嘴的射流仿真研究

应用Fluent仿真软件,对收缩角为5°、10°、20°、30°、40°和50°6种喷嘴在20 MPa和30 MPa压力下进行了射流仿真,并对仿真结果进行了比较分析。结果表明,轴线方向最大速度随收缩角的增大呈递减趋势;射流稳定性以喷嘴收缩角为10°的最好;不同压力条件下同一喷嘴的射流有着相似的特性。通过仿真可以为喷嘴形状和压力泵的选择提供一定的依据。     

基于CFD的纵向旋流喷嘴参数优化

为解决矿用旋流喷嘴耗水量大、雾化效果差的问题,提出影响喷雾效果的相关参数:旋流芯螺旋角度、喷嘴收缩段与旋流段长度比;运用CFD流体力学和VOF多相流理论对喷嘴内部流场进行数值模拟分析。仿真结果表明:旋流芯螺旋角对喷嘴出口速度和湍流动能影响较大,根据需要适当增大螺旋角有利于提高雾化效果,进口压力相同时螺旋角为40°的喷嘴出口速度增幅最明显;合理选择收缩段与旋流段长度比可有效提高喷嘴雾化能力,两者长度相等时出口水平中心速度峰值位于轴心,水流出射均匀、喷雾效果较好。     

喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响

自振射流的振荡特性决定其自激振荡及冲蚀效果,受喷嘴出口结构影响较大,但其影响规律尚不十分清晰。首先从自振射流产生机理出发,分析射流频率组成及特性影响因素,探究出口结构与振荡特性的内在联系。基于信号检测手段,拾取不同出口结构下自振射流压力及噪声信号,实时调整射流作业围压以连续改变自激频率,同时对上述信号进行时频分析以实现射流自激频率及谐振腔声学固有频率的解耦。试验结果表明,扩口角度及扩口长度等喷嘴出口结构参数对自激频率具有显著影响,进而改变自振射流振荡特性。喷嘴扩口角度决定了射流自激振荡的产生与否,恰当的扩口角度能够促进射流剪切层涡环脱落,进而引起初始压力激励,而扩口角度为0°时无法产生有效自激振荡;当扩口角度由10°增加到40°时,自激频率先减小后增加;扩口角度亦会促进自振初生,一定范围内随扩口角度减小,其自振初生空化数呈增高趋势。扩口长度会影响自激频率及自振初生空化数,随扩口长度增加,自激频率减小而自振初生空化数增大。研究揭示了喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响规律,并初步探究了其作用机理,同时定性讨论了喷嘴出口结构参数对射流自振初生空化数的影响,为深入认识自振射流振荡特性提供...     

我国职业病诊断标准的现状及建议

针对传统雾化喷嘴喷雾捕集微小粉尘效率不佳的问题,利用自主搭建的喷雾特性和降尘效率测试实验系统,对比分析超音速虹吸式空气雾化喷嘴与内混式空气雾化喷嘴的雾化性能和降尘效率。研究结果表明：随着供气压力增高,雾滴粒径逐渐减小;雾滴粒径随喷嘴出口距离的增加而增大;最佳雾化条件下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化粒径更小且雾滴分布均匀;距喷嘴30~60 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越小;距喷嘴60~90 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越大;在最佳雾化条件下,超音速虹吸式喷嘴对全尘、呼吸性粉尘的降尘效率高达91.46%、90.77%,内混式喷嘴的降尘效率仅为80.31%、75.22%,超音速虹吸式空气雾化喷嘴对煤粉全尘与呼吸性粉尘的除尘效率更高,降尘效果更佳。

     

矿井主排水管道射流除垢喷嘴参数优化研究

以用于矿井主排水管道射流除垢的圆锥收敛型喷嘴为研究对象,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行数值模拟,得到了喷嘴内部轴向的压力、湍流动能和速度变化曲线及出口射流速度等仿真结果。通过结果的对比分析,得出了最优的喷嘴参数。结果表明:收缩角在10°~20°之间,长径比为2时为最佳匹配参数,此参数喷嘴的内部压力梯度变化平稳,并具有较好的射流速度和流动稳定性。仿真分析结果为射流除垢喷嘴的结构设计提供了一定的理论依据。     

中速磨煤机风环动静间隙对石子煤排放的影响

石子煤排放率是影响中速磨煤机安全经济运行的一个重要参数。磨煤机风环动静间隙会随着磨损而增大,使风环出口风速降低,导致石子煤排放增加。以HP863型磨煤机实测结构参数及其石子煤物性分布为基础,采用数值模拟的方法研究了风环动静间隙对石子煤排放的影响。结果表明,风环动静间隙的大小对风环出口风速的影响十分明显,动静间隙从10 mm磨损至20 mm,在65 t/h的总风量下风环出口风速降低10.2 m/s,石子煤总沉降率增加了114%。提出了一个动静间隙防漏风的优化方案,在风环动静间隙由10 mm磨损到20 mm,石子煤总沉降率比优化前下降31%。实际磨煤机风环结构改造后,石子煤排放率降低了68.7%,达到了相关标准要求,已运行近2 a,没有再出现石子煤排放率增加现象,原存在的石子煤排放量过大制约磨煤机出力的问题得到了有效解决。     

喷嘴螺旋倾角对雾化性能影响的试验研究

通过试验研究以理解螺旋喷嘴的雾化性能。利用激光粒度分析仪和高速摄像机试验研究了喷雾锥角,喷嘴流量,喷雾射程,粒子速度,雾滴的平均直径(SMD)等性能参数。结果表明,在同一喷射压力下,液体的喷射距离、喷嘴出口雾化角和雾粒的轴向速度都随着喷嘴螺旋倾角的增大而减小,然而,喷嘴流量和雾粒SMD随着喷嘴螺旋倾角的增大而增大。在系统喷射压力为2 MPa时,螺旋倾角对喷嘴流量的影响最小,其减小幅度仅为0.004 L/s;且在距喷嘴口25 cm处,30°螺旋喷嘴在系统压力为3 MPa时,雾粒SMD最小,最小为30.04μm;在系统喷射压力为3 MPa时,螺旋倾角对雾粒轴向速度的影响最大,其速度变化幅度为10.3 m/s。     

Optimal particle acceleration in a jet mill nozzle

The optimal profile of the accelerating nozzle of a jet mill is computed to provide a maximum particle velocity at the nozzle outlet. To describe one-dimensional monodispersed flow in the nozzle, the well-known set of differential equations is employed. The influence of both particle size and solids/gas mass flow rate on the optimal nozzle profile is studied. Computations show that an employment of optimized nozzles is beneficial for relatively low solids loading. An increase in particle velocities at the optimized nozzle outlet reaches 25% compared to those in a conical nozzle if the solids/gas mass flow ratio equals unity.     

基于田口方法的钻割一体化喷嘴结构参数优化

为解决钻割工艺中喷嘴易堵死的难题,采用田口方法,在单因素实验的基础上,优化适合松软煤层的大直径喷嘴几何参数,以期为喷嘴设计提供参考依据。研究结果表明:出口直径、出口圆柱段长度、收缩角对出口轴心速度影响的显著性:收缩角>出口直径>出口圆柱段长度。出口直径与出口圆柱段长度、收缩角与出口圆柱段长度均存在较强的交互作用。优化后喷嘴性能得到显著改善,田口方法结合有限元方法能在较短时间内,通过少量实验,为喷嘴结构参数优化提供一种经济、可靠的解决方案。     

出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响

为了掌握喷嘴出口直径对气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘实验平台,对不同出口直径的空气雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测,并对实验结果作对比分析。研究结果表明:随着出口直径的增加,喷嘴耗水量几乎保持线性增长,而耗气量呈现指数增长的变化趋势;喷雾射程和雾滴体积分数均随着出口直径的增大不断增大,而雾化角先增大后减小;出口直径为2. 0 mm的喷嘴雾化质量最好,所形成的雾滴索太尔平均直径D[3,2]最小,且雾滴粒径呈现正态分布,雾滴尺寸较为集中;雾滴速度沿喷嘴轴线方向不断衰减,且喷嘴直径越大雾滴速度衰减越缓慢;随着喷嘴直径的增加,雾滴速度呈现先增大后减小的变化规律;全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着喷嘴出口直径的增加均有所提高,但增幅较小;综合考虑喷嘴降尘性能、耗水量和耗气量等因素,在采掘作业场所进行气水喷雾降尘时,选择出口直径为2. 0～3. 0 mm的空气雾化喷嘴较为合适。     

粉尘提取机砂粉分离影响规律研究

针对粉尘提取机出砂率低问题，根据气固两相流原理，建立了粉尘提取机分离模型。通过FLUENT进行数值分析，利用试验设计方法，得到了进风口风速、粉尘出口压力、溜料板角度及粉尘出口截面直径对出砂率的影响规律。分析了进风口风速与粉尘出口压力、进风口风速与粉尘出口压力、粉尘出口压力与粉尘出口截面直径之间的交互作用。试验结果表明当进风口风速为15.26m/s，粉尘出口压力为-628.39Pa，溜料板角度为90°，粉尘出口截面直径为1000mm时，出砂率最佳，为95.35%。该试验分析为粉尘提取机设计提供了理论依据。     

喷头布置方式对细水雾除尘效率的影响

为了研究湿式除尘中喷头布置方式对细水雾除尘效率的影响,设计了由粉尘产生系统、喷雾系统、测试系统组成的细水雾除尘实验平台。对不同喷头布置方式下细水雾除尘效率进行了实验研究,得到了喷雾压力和喷头布置方式对细水雾除尘效率的影响：细水雾除尘效率随喷雾压力的增加而提高,但当喷雾压力超过1.6 MPa后提高速率变缓;各个喷雾压力下,双喷头的除尘效果均优于单喷头;喷头距离尘源越远,全部粉尘的除尘效果越好,而呼吸性粉尘的除尘效果越差。     

淹没高压水射流清洗地浸生产井过滤器的数值分析

采用数值模拟方法, 利用Fluent软件对300 m水深的淹没高压水射流清洗地浸过滤器的流场特性进行分析, 对比了不同喷嘴直径、喷嘴压降、冲击偏角和冲击靶距对污垢的冲击压力、剪应力、有效去污面积等去污指标的影响。结果显示, 喷嘴直径从1.0 mm增至2.0 mm, 射流最大冲击压力、最大径向速度和有效清洗长度分别增加22.15%、27.59%和905.46%;增大喷嘴压降会增强射流冲击压力, 提高射流去污能力;适当增大冲击偏角可以增强靶面剪应力, 冲击偏角 30°左右时去污效果较好;有效去污面积随冲击靶距增加整体呈先增大后减小的趋势。数值仿真分析结果表明, 采用淹没高压水射流去除地浸生产井过滤器上的堵塞物是可行的。分析数据可为清洗喷嘴的设计及清洗工作参数的选取提供一定参考依据。     

基于CFD的气液两相射流引射器设计模拟研究

文章采用Fluent模拟软件对气液两相引射器的最优尺寸进行了数值模拟研究,并分析了引射压力和出口背压对引射器工况的影响。研究结果表明:引射器内射流喷嘴直径受流场发育情况、压力特性曲线和气相体积浓度等因素的影响和制约,综合考虑这四种因素,确定了喷嘴直径范围为16~20mm;当引射压力一定时,随着出口背压的增大,气相流量、气相浓度和出口流速均逐渐减小;当出口背压一定时,射流气相浓度随引射压力的增大呈逐渐上升趋势。