旋流式喷嘴结构优化分析及试验验证

采用体积分数(VOF)方法开展旋流式喷嘴内部流场分析，并设计了仿真和试验方案，对额定压差40.8 kPa、额定质量流量11.38 kg/s、边缘喷雾角80°的某核电厂稳压器喷嘴进行了结构优化设计。结果表明：旋流式喷嘴内流场呈漩涡运动特性，旋水芯结构对喷嘴内压力和速度场具有决定作用；槽深是导致空心锥形喷雾的最关键因素，适当增加槽数、槽深和螺旋升角可优化喷雾角和雾化颗粒度，必要时增加补充流道可显著改善喷雾均匀性；喷嘴的流量和压差特性符合伯努利方程，试验结果与数值模拟结果吻合；采用数值方法进行喷雾特性精细化设计，可节省旋流式喷嘴试制阶段的试验迭代，为各种工业运用场合同类喷嘴设计提供思路。