發(fā)布時(shí)間：2022-02-10 21:43

　　為了研究噴嘴結(jié)構(gòu)與流場特性的關(guān)系,運(yùn)用數(shù)值模擬方法,建立噴嘴內(nèi)外流場的物理模型和數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用Fluent分析軟件對噴嘴進(jìn)行數(shù)值仿真模擬,得到噴嘴內(nèi)外氣液兩相流分布情況及其壓力特性和速度特性。結(jié)果表明:螺旋槽水流到達(dá)混合室時(shí),幾股水流相互混合、碰撞,加劇了水流的霧化;在水流道截面驟減的部分,壓力損失嚴(yán)重,壓力能大部分轉(zhuǎn)化為水流的動能;水流的軸向速度在出口段呈現(xiàn)出"M"形分布,即在中心區(qū)出現(xiàn)空氣灌入的現(xiàn)象;水流的切向速度呈現(xiàn)出"N"形分布,并具有明顯的"勢渦"和"渦核"現(xiàn)象。 

【文章來源】：煤炭工程. 2017,49(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

內(nèi)旋子噴嘴的結(jié)構(gòu)圖

角α2等。噴嘴旋芯外表面有螺旋槽，中心開有直通孔，其幾何參數(shù)主要包括螺旋槽槽寬tα和直通孔直徑d等。圖1內(nèi)旋子噴嘴的結(jié)構(gòu)圖2數(shù)值模擬計(jì)算模型建立2.1網(wǎng)格劃分根據(jù)負(fù)壓除塵器對噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸的要求，對噴嘴進(jìn)行理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［6］，噴嘴外殼出口直徑D為1～2mm，噴嘴外殼出口長度T為1～2mm，出口段內(nèi)錐角α1在30°～60°，外殼內(nèi)腔錐角α2在120°～150°，噴嘴旋芯螺旋槽槽寬ta在1～2mm、直通孔直徑d在0.5～2mm。據(jù)此建立相應(yīng)的計(jì)算模型，采用ICEMCFD對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分［7］，如圖2所示。圖2噴嘴水流道非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格圖運(yùn)用四面體的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對該模型進(jìn)行劃分，并采用疏密結(jié)合的劃分方式，對噴嘴的部分區(qū)域進(jìn)行加密處理，最后對整體網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量優(yōu)化，使其質(zhì)量達(dá)標(biāo)，網(wǎng)格的基本信息包括:噴嘴的軸向?yàn)閆軸，即水流的方向?yàn)閆軸的正方向;對螺旋槽、噴嘴出口及內(nèi)部直通道部分進(jìn)行軸向局部加密;由于液體緊貼噴嘴外殼壁面從噴嘴出口旋轉(zhuǎn)射出，將噴嘴出口段靠近壁面的區(qū)域進(jìn)行了徑向的單元體加密。經(jīng)過網(wǎng)格劃分后，網(wǎng)格數(shù)量649227，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)148431，質(zhì)量達(dá)標(biāo)。2.2求解器和計(jì)算模型的設(shè)置由于研究負(fù)壓除塵器內(nèi)旋子式噴嘴是不可壓、兩相流問題，因此選用基于壓力的分離式求解器，且PISO算法對非定常流動問題或者包含比平均網(wǎng)格傾斜度更高的網(wǎng)格適用，故壓力－速度耦合算法采用PISO算法。在多相流模型中選擇VOF模型，另外，由于該內(nèi)旋子噴嘴應(yīng)變率大，流線彎曲的程度較大，且有旋轉(zhuǎn)、分離等現(xiàn)象的存在，故在湍流模型上選用RNGk－ε模型［8，9］。2.3邊界條件的設(shè)置根據(jù)負(fù)壓除塵器的應(yīng)用場合，水流入口邊界條件設(shè)置為壓力入口，入口總壓設(shè)置為8MPa，且設(shè)置水流相為1，表示壓力入口100%為水的進(jìn)入?

?質(zhì)?興?饗釕櫛?，即回流中水的體積分?jǐn)?shù)為0，水都從出口流出。3噴嘴流場特性分析為了深入了解噴嘴內(nèi)部流場的特點(diǎn)及工作情況，建立了計(jì)算模型，模型主要參數(shù)均參照正交模擬試驗(yàn)結(jié)果，即噴嘴旋芯螺旋槽寬度ta為2.5mm，噴嘴旋芯直通孔直徑d為1.2mm，噴嘴外殼出口直徑D為1.5mm。下面從氣液兩相分布情況、速度特性、壓力特性三個(gè)方面來分析。3.1氣液兩相分布情況因?yàn)橐后w在噴嘴的螺旋槽中旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，為了便于觀察，選擇x=0截面來進(jìn)行觀察分析。不同時(shí)間段內(nèi)液體在空氣域中的流動情況和x=0截面的氣液兩相分布云圖如圖3所示，由圖3可以清楚的觀察到，高壓液體從噴嘴的入口處進(jìn)入噴嘴后，分成三股水流，其中兩股沿螺旋槽旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，一股沿中心的直通孔前進(jìn)。直通孔射出的水流首先到達(dá)錐形混合室，形成射流現(xiàn)象，隨著時(shí)間的增加，旋轉(zhuǎn)的水流也到達(dá)噴嘴出口前段的錐形混合室，幾股水流相互混合，由于旋轉(zhuǎn)水流的加入，混合室內(nèi)的水流由直射流變?yōu)榫哂星邢蛩俣鹊男D(zhuǎn)霧流，最后由噴嘴出口噴出。圖3不同時(shí)刻噴嘴內(nèi)氣液兩相分布情況水流自噴嘴入口進(jìn)入后的流動跡線圖如圖4所示，從圖4中可以很明顯地看出水流在螺旋槽中的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象和直通孔中的直射現(xiàn)象。3.2壓力特性從噴嘴軸向剖面壓力分布情況可以看出水流流動過程1212017年第8期煤炭工程研究探討

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3619578