鋼材熱軋前會(huì)先進(jìn)行加熱其表面會(huì)生成一層氧化鐵皮,這層鐵皮被稱為鱗皮。鱗皮會(huì)影響熱軋的質(zhì)量,因此必須在軋制之前將其除去。高壓水除鱗技術(shù)是利用高壓水的機(jī)械沖擊力來去除鋼材表面的鱗皮,這是鋼廠中通行有效的除鱗方式。除鱗噴嘴是高壓水流的發(fā)生裝置,噴嘴的射流性能會(huì)直接影響鋼材的除鱗質(zhì)量。因此,本文通過研究除鱗噴嘴的內(nèi)外流場性能來討論其改良的方案,使噴嘴獲得更好的動(dòng)壓分布以提升其除鱗的能力,同時(shí)提升噴嘴自身的使用壽命。本文研究內(nèi)容主要包括:(1)以原始噴嘴流場模型為研究對(duì)象,通過Fluent流場分析,探討了原始噴嘴的外流場特性。給出了最佳靶距的選擇依據(jù),分析了導(dǎo)流器的作用。(2)以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent為基本工具,探討不同相貫深度、不同收縮孔口形式和不同切槽形式除鱗噴嘴的外流場特性。以相同靶距的打擊力作用線長度、出流口總動(dòng)壓和質(zhì)量流量為主要指標(biāo),研究了上述變量各自對(duì)噴嘴射流性能的影響。(3)利用Fluent中的沖蝕模型和離散相模型研究了噴嘴收縮孔口結(jié)構(gòu)對(duì)其出流口沖蝕磨損的影響,并給出了改進(jìn)方案。利用Fluent中的用戶自定義函數(shù)做出了噴嘴的空化數(shù)云圖,發(fā)現(xiàn)出流口附近是除鱗噴嘴空蝕磨損最嚴(yán)重的區(qū)域。(4)根據(jù)二次回歸的均勻精度旋轉(zhuǎn)中心組合設(shè)計(jì)了試驗(yàn),利用多元二次非線性回歸的手段擬合了原始噴嘴的出流口面積、孔口收縮角和切槽擴(kuò)張角與噴嘴外流場特性之間的函數(shù)關(guān)系。并利用響應(yīng)面分析的方法探討了上述自變量兩兩之間的變化關(guān)系。最終在原始噴嘴的基礎(chǔ)上給出了綜合性的噴嘴改良方案。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG333
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容
第2章 噴嘴模型的流場分析
    2.1 鋼材熱軋過程中的除鱗簡介
        2.1.1 鱗皮的組成和結(jié)構(gòu)
        2.1.2 常見除鱗方法
        2.1.3 高壓水除鱗原理
        2.1.4 高壓水除鱗噴嘴結(jié)構(gòu)
    2.2 高壓水射流噴嘴關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算
        2.2.1 流量與出口射流速度的計(jì)算
        2.2.2 打擊力的計(jì)算
        2.2.3 射流動(dòng)壓的計(jì)算
    2.3 數(shù)值模擬過程簡介
        2.3.1 噴嘴網(wǎng)格劃分
        2.3.2 流場基本設(shè)置
        2.3.3 湍流模型選擇
        2.3.4 其它各項(xiàng)設(shè)置
    2.4 流場仿真結(jié)果
        2.4.1 速度和水體積分布
        2.4.2 動(dòng)壓分布
    2.5 最佳靶距選擇
    2.6 導(dǎo)流器的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 不同結(jié)構(gòu)噴嘴射流性能的研究
    3.1 相貫深度對(duì)射流的影響
        3.1.1 速度分布
        3.1.2 水體積分?jǐn)?shù)分布
        3.1.3 動(dòng)壓分布
    3.2 不同收縮孔口噴嘴的流場分析
        3.2.1 速度分布
        3.2.2 水體積分?jǐn)?shù)分布
        3.2.3 動(dòng)壓分布
        3.2.4 出口質(zhì)量流量分析
    3.3 不同切槽噴嘴的流場分析
        3.3.1 速度分布
        3.3.2 水體積分布
        3.3.3 動(dòng)壓分布
        3.3.4 質(zhì)量流量分布
    3.4 本章小結(jié)
第4章 噴嘴失效分析
    4.1 沖蝕磨損
        4.1.1 沖蝕磨損數(shù)學(xué)模型
        4.1.2 不同結(jié)構(gòu)噴嘴沖蝕磨損分析
    4.2 空蝕效應(yīng)
        4.2.1 空蝕效應(yīng)數(shù)學(xué)模型
        4.2.2 不同結(jié)構(gòu)噴嘴空化分析
    4.3 疲勞損壞
    4.4 本章小結(jié)
第5章 噴嘴參數(shù)的回歸設(shè)計(jì)與響應(yīng)面法優(yōu)化
    5.1 回歸設(shè)計(jì)
        5.1.1 編碼變換
        5.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)整理
    5.2 質(zhì)量流量對(duì)各因素的響應(yīng)分析
        5.2.1 回歸分析
        5.2.2 質(zhì)量流量響應(yīng)面分析
    5.3 打擊面總動(dòng)壓對(duì)各因素的響應(yīng)分析
        5.3.1 回歸分析
        5.3.2 打擊面總動(dòng)壓的響應(yīng)面分析
    5.4 噴射角對(duì)各因素的響應(yīng)面分析
        5.4.1 回歸分析
        5.4.2 噴射角的響應(yīng)面分析
    5.5 綜合各因素的噴嘴優(yōu)化
        5.5.1 優(yōu)化模型
        5.5.2 優(yōu)化前后速度分布對(duì)比
        5.5.3 優(yōu)化前后動(dòng)壓分布對(duì)比
        5.5.4 優(yōu)化前后射流參數(shù)對(duì)比
    5.6 本章小結(jié)
第6章 噴嘴噴射角的實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方案
        6.1.1 動(dòng)力設(shè)備
        6.1.2 噴嘴實(shí)驗(yàn)臺(tái)
        6.1.3 實(shí)驗(yàn)方案
    6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        6.2.1 出流孔口面積對(duì)噴射角影響的分析
        6.2.2 人字型切槽對(duì)噴射角影響的分析
        6.2.3 U型收縮孔口對(duì)噴射角影響的分析
        6.2.4 原噴嘴與優(yōu)化噴嘴實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)及主要成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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