基于Fluent的临界流文丘里喷嘴的内部流场仿真分析

针对目前无法对小喉径临界流文丘里喷嘴内部流场进行检测的缺点,本文在建立喷嘴数学及物理模型的基础上,运用Fluent软件对喷嘴的内部流场进行模拟仿真。鉴于喷嘴结构对其流出系数及临界背压力比有较大的影响,本文通过数值模拟的方法对喷嘴内部不同位置处的速度场、压力场进行了分析,将仿真所得到的喷嘴的流量和临界背压力比同理论计算值和通过标准检定装置测试得到的实测值进行比较,并绘制了质量流量与背压力比的仿真及实测关系图,据此提出了在喷嘴制造方面上的建议。     

基于Fluent的拉瓦尔喷嘴雾化特性数值模拟

为进一步探索拉瓦尔喷嘴的流动特性,采用基于有限元与VOF相互结合方法对拉瓦尔喷嘴内外流场进行数值模拟。从计算结果中得到了喷嘴内外气液两相分布及速度分布规律,并对其流场的结构和形态进行分析。利用数值模拟对雾滴粒径分析表明,当喷嘴进口与出口面积之比为3∶1时,进水孔水流速度为22 m/s喷嘴综合雾化效果最好。研究结果对喷嘴结构设计以及井下除尘具有一定的参考价值。     

前混合磨料高压水射流切割喷嘴的数值模拟

为了延长喷嘴的使用寿命,提高水射流设备的使用效率,对前混合磨料高压水射流的喷嘴结构进行了优化设计.利用CFD软件对几种典型喷嘴的内部流动进行了数值模拟和仿真,得到了压力分布图、速度分布图、紊动能分布图及轴线上轴向速度图等仿真结果.对仿真结果进行了对比分析,得出了结构型式较好的喷嘴,为耐久喷嘴的研制提供了依据.分别用3种喷嘴做了一系列的试验,并与仿真结果进行了对比,证明仿真结果是准确的.     

压力式细雾喷嘴雾化特性的研究

对液体的雾化机理及喷嘴的雾化特性进行了理论分析,用因次分析的方法建立了细密雾化喷嘴的准则关系式,用最小二乘法回归了TF型喷嘴平均直径的准则关系式.     

空气过滤器性能试验台喷嘴流量测量误差分析

根据误差分析理论对空气过滤器性能试验装置的喷嘴流量测量进行了系统误差分析计算.分析结果表明:喷嘴直径加工精度对整个喷嘴流量测量装置的误差影响较大,在相同风量下喷嘴的开启组合方式对应产生的测量误差也不尽相同,应适当选用较小直径的喷嘴进行测量以减小误差,同时需要对喷嘴的加工精度进行验证;压力差仪器精度对喷嘴测量误差影响最大,因此应尽可能选用高精度的压力差计;相对而言,干球温度计与大气压力计的精度对喷嘴流量测量误差较小,宜选用稍高精度等级的干球温度计与大气压力计;静压力计与相对湿度的测量仪器的精度则要求不高.     

吸盘式挖泥船喷嘴喷射功能改进研究

通过对吸盘式挖泥船浅水航道疏浚作业时吸盘头喷嘴喷射角度及喷嘴结构的分析研究，指出了浅层开挖时工作效率低的两个主要原因，并提出了通过改变吸盘头喷嘴喷射角度及喷嘴结构可以极大的改进吸盘式挖泥船喷嘴喷射功能的方法．通过实践证明了所提出的方法的正确性．     

气动点触觉再现分析与实验研究

为研究模拟再现虚拟物体的几何形状、材质以及粗糙度等属性信息,提出基于单喷嘴喷气再现点触觉的方法,并建立手指皮肤和喷嘴的流固耦合有限元模型.将触摸小球时采用有限元模型的计算结果作为标准来分析气动喷嘴再现点触觉.提出有效触感宽度的概念,结合应变能密度及SS率等表征触觉的物理量分析了喷嘴直径、接触高度和入口压力对点触觉的影响.实验表明,分析结论与实验结果相符,为气动喷嘴设计提供了很好的参考依据.     

大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布

采用ＤＡＮＴＥＣ公司的三维激光动态粒子分析仪（Ｄｕａｌ ＰＤＡ）测定了大喷嘴间距同轴对置两流肌及四流肌撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距两汉肌及四汉肌撞击后的最大径向速度与射流初速度、喷嘴直径和喷嘴间距有关,最大径向速度对应的径向距离与喷嘴直径无关,径向速度分布具有相似性。     

PX──Ⅰ型空调用离心式喷嘴的研制

简述了离心式喷嘴的基本理论。研制了一种新型空调用离主式喷嘴──ＰＸ—Ⅰ型喷嘴，着重介绍了该喷嘴结构设计特点。给出了该喷嘴五种规格产品在十种工况下的性能测试结果，并对实验结果进行了分析。理论分析和实出结果表明，该喷嘴具有高效、节能及防堵等特点，是一种具有应用前景的新型空调喷嘴。     

焊接参数与等离子弧相互关系的研究

基于双区域近似弧柱模型的理论 ,研究了焊接工艺参数与转移型等离子弧的相互关系 ,给出了在不同离子气流速和喷嘴直径的条件下 ,电弧弧柱半径、电压及喷嘴出口处压力随电流变化的曲线 ,研究结果表明 ,计算结果与实验值吻合良好 同时还分析了离子气流速和喷嘴直径对等离子弧功率与电弧力的影响 ,以及钨极内缩量对电弧的压缩效果的影响     

圆形喷嘴内部结构对射流冲击换热性能的影响

研究了内部结构分别为柱状和锥状喷嘴的射流冲击换热性能.在初始条件和边界条件相同的情况下,利用计算流体力学软件Fluent对两种喷嘴的冲击换热过程进行了热流耦合模拟.对流固交界面的压力、剪切力、湍流强度、对流换热系数等流场和温度场数据进行对比分析.模拟结果表明,锥状结构喷嘴的射流冲击换热性能明显优于柱状结构的喷嘴.所得结论对热轧钢超快速冷却设备喷嘴的设计具有指导意义.     

基于FLUENT的高压水射流喷嘴的流场仿真

针对两种不同结构型式的圆锥形喷嘴,利用计算流体力学的方法对高压水射流流场的速度、压力、介质等物理量进行两相流的数值模拟分析,并对两种喷嘴进行比较.结果表明,锥直形喷嘴的长径比在2~3时速度最佳,在长径比取值合适时,短管内会形成负压,射流的边界层主要为水滴,其稳定性取决于韦伯数.     

常压下淹没自振空化射流冲蚀岩石效果的试验研究

本文对常压下淹没自振空化水射流进行了试验研究,着重研究了风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素。对自振空化喷嘴的结构关系和设计模式进行了理论推导,并用半理论的方法对风琴管空化喷嘴和脉冲空化喷嘴进行了设计。用风琴管空化喷嘴、脉冲空化喷嘴和锥形喷嘴做了不同喷距时的冲蚀人造砂岩试验,得出了喷距影响规律。研究结果表明,自振空化喷嘴的冲蚀效果明显优于锥形喷嘴。在此基础上,通过对常压下风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素的研究,得出了一些规律性结果,为喷嘴优化设计提供了依据,使自振空化射流在工业上得到了广泛的应用。     

牙轮钻头自激振荡脉冲喷嘴的实验研究

在理论和实验研究的基础上,设计了几种用于牙轮钻头的自激振荡脉冲喷嘴,在常压下进行了射流脉冲压力测试和冲蚀天然红砂岩的实验。实验结果表明,所设计的风琴管自激脉冲喷嘴和亥姆霍兹振荡腔脉冲喷嘴具有很强的脉冲效果,其冲蚀岩石能力大大高于普通锥形喷嘴,其中风琴管自激脉冲喷嘴的脉冲效果和破岩能力最强。实验还表明,自激振荡脉冲喷嘴射流存在最优喷距,最优喷距的大小为喷嘴出口直径的7～14倍。自激振荡脉冲喷嘴可直接应用在钻头上,能提高钻井速度,降低钻井成本。     

应用激光全息术研究轴针式喷嘴燃油喷雾特性

本文应用调Q红宝石激光全息照相技术,对轴针喷嘴的燃油喷雾特性进行了研究,证实了喷雾初始段内部存在一个空心的内区,并在广安博之的孔式喷雾分裂长度公式的基础上,提出了应用于轴针喷嘴喷雾的准分裂长度半经验公式,同时还对粒径的空间分布特性进行了测定分析.     

利用脉冲电流控制水口堵塞的研究

控制水口堵塞不仅有利于提高生产效率,而且有利于降低生产成本和改善钢材产品质量。通过在浸入式水口与塞棒间施加低密度脉冲电流,浇注实验后发现脉冲电流处理水口的内壁平滑,夹杂物附着程度明显低于无脉冲处理水口。因此,利用脉冲电流处理控制水口堵塞是一项提高水口使用寿命的有效方法。     

小流量磨料射流切割性能的试验研究

在非淹没条件下,前混合磨料射流切割所用的圆形喷嘴直径多在1．3mm以上,磨料消耗量大,射流功率大,不能满足生产所要求的小型化、高压力、小流量的发展方向,为了前混合磨料射流的快速发展,提倡采用直径较小的圆形喷嘴。对φ0．65mm和φ1．38mm普通圆形喷嘴所产生的射流进行了对比试验研究,得出了这两个圆形喷嘴在非淹没条件下切割铝板所产生的射流运动规律。实验结果表明：在非淹没和其他条件相同的情况下,φ0．65mm圆喷嘴射流比φ1．38mm圆喷嘴射流的移动速度减慢了大约20％,但切割比能耗降低了大约57％。     

基于计算流体动力学CFD技术的局部反循环打捞工具数值模拟及结构优化

针对现有局部反循环打捞工具存在打捞对象单一、反循环能量不足、碎屑采集率低等问题,提出了一种集收集和打捞于一体的新型局部反循环打捞工具,采用计算流体动力学(CFD)对该型工具作业时的流场进行模拟,揭示该型工具形成反循环的机理。在此基础上,开展该型工具结构优化数值模拟研究。结果表明:该型局部反循环打捞工具利用喷嘴形成的高压水射流的卷吸作用形成反循环系统,适当增加喷嘴数量能够提升该型工具的性能;局部反循环打捞工具性能随着喷嘴直径增加呈现先增大后减小的趋势,继续增大喷嘴直径将导致无法形成有效反循环系统;改变喷嘴的几何形状会影响局部反循环打捞工具性能,采用圆锥形喷嘴的局部反循环打捞工具性能最强,但是所需排量较大。研究结果可为局部反循环打捞工具的优化设计提供参考,为局部反循环打捞工具现场作业提供理论指导。     

含园柱段喷管中的侧向力和侧向力矩

本文研究了含圆柱段喷管中的三维流动及其引起的侧向力和侧向力矩。研究可分为两个方面:非对称扰动下圆柱段中的三维流动及其引起的侧向力和侧向力矩;在一般入口条件下喷管扩张段中的非对称流动及其引起的侧向力和侧向力矩。在每个方面的研究中都使用了理论和实验两种方法,得出了一致的结果。研究的方法也适用于其它类型的喷管。     

推力矢量喷管设计与气动特性分析研究

二元矢量喷管结构简单,隐身特性好,在多种隐身飞机上得到了应用。本文发展了一种“圆转方”二元喷管型面设计方法,基于此方法设计了二元喷管和两型矢量喷管,一型通过二元喷管壁面几何偏转实现,另一型由塞式中心体偏转实现。数值模拟了“圆转方”喷管以及这两型矢量喷管的内外流场,对其推力系数、流量系数、有效推力矢量角等性能参数进行了计算和分析对比,给出了对二元矢量喷管设计具有参考价值的推力矢量角的影响因素及其影响规律。