針對目前后混合磨料噴嘴流場不均勻性問題,利用FLUENT仿真軟件,對一種新型后混合磨料水射流噴嘴內(nèi)部流場進(jìn)行三維數(shù)值模擬.通過比較噴嘴內(nèi)部有無圓錐擋板的內(nèi)部流場,分析圓錐擋板對流場均勻性的影響.分析不同參數(shù)圓錐擋板噴嘴的噴射效果,得出新型后混合磨料水射流噴嘴不同參數(shù)結(jié)構(gòu)對內(nèi)部流場均勻性的影響規(guī)律,來提高后混合磨料水射流噴嘴中水和磨料混合均勻性.分析結(jié)果表明:在保證出口仍具有較高速度的情況下,增大縮口直徑,可以降低混合腔空氣壓力,改善液體在腔內(nèi)聚集現(xiàn)象.在此基礎(chǔ)上,向混合腔中加入二次B樣條曲線形狀的圓錐擋板,當(dāng)磨料入口采用斜入式與噴嘴軸線成45°時,出口體積分?jǐn)?shù)最接近15%,體積分?jǐn)?shù)波動最小,磨料與水混合均勻性大大提高.通過正交試驗(yàn)分析多參數(shù)對磨料均勻性的影響,得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù). 

【文章來源】：湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,47(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

新型后混合噴嘴物理模型

常見的后混合磨料水射流除鱗噴嘴出口太小，新型后混合結(jié)構(gòu)噴嘴的出口變大并敞開一定角度，并在內(nèi)部增設(shè)二次B樣條曲線圓錐擋板，如圖2(a）所示.利用Gambit前處理軟件創(chuàng)建噴嘴三維模型，中間為圓錐擋板，有限元模型如圖2(b）所示.對模型及其邊界條件作如下簡化假設(shè)和設(shè)置：磨料與水混合的漿液視為連續(xù)相，水為理想不可壓縮流體；入口處磨料分布均勻，磨粒視為理想小球，忽略其相互作用力.高壓水入口為速度入口，兩側(cè)為磨料與水混合的漿液入口，其中磨料相和水相速度均為20 m/s，磨料的體積分?jǐn)?shù)為0.3；磨料噴嘴出口為壓力出口，壓力值為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；近壁面區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法計(jì)算，壁面采用無滑移邊界條件.邊界條件詳細(xì)設(shè)置見參考文獻(xiàn)[14].

模型中先不設(shè)置磨料入口以及圓錐擋板，只建立高壓水入口，改變縮口段直徑大小進(jìn)行模擬仿真，找到合理出口參數(shù)，即出口處不對流體噴出產(chǎn)生較大阻礙，且出口段空氣壓力不能太大，簡化模型如圖3所示.設(shè)置水入口速度為200.2 m/s,4種噴嘴出口結(jié)構(gòu)的參數(shù)如表3所示.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 程效銳,張舒研,馬亮亮,羅鈺銅.  液壓氣動與密封. 2019(08)
[2]新型后混合磨料水射流噴嘴流場數(shù)值模擬研究[J]. 陳曉晨,鄧松圣,張滕飛,管金發(fā).  天然氣與石油. 2018(03)
[3]后混式磨料射流破巖規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 金鑫.  石油管材與儀器. 2018(02)
[4]高壓水射流研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 曹國強(qiáng),張睿.  沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[5]非對稱噴嘴噴霧模擬網(wǎng)格適用性研究[J]. 楊小龍,張澤坪,陳征,徐光輝.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(08)
[6]后混合式磨料射流切割深度模型研究[J]. 明瑞,胡東.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2015(35)
[7]后混合磨料水射流除鱗噴嘴內(nèi)部流場數(shù)值模擬[J]. 劉國勇,王寬寬,陳欣欣,董栗明,朱冬梅,張少軍.  工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2015(S1)
[8]后混合磨料水射流除鱗在鋼管生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 黃威.  礦業(yè)研究與開發(fā). 2015(02)
[9]后混磨料射流顆粒運(yùn)動仿真和實(shí)驗(yàn)分析[J]. 張滕飛,鄧松圣,陳曉晨,雷傳超.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2015(02)
[10]新型后混合式磨料水射流系統(tǒng)的研制[J]. 張成光,張勇,張飛虎,欒殿榮.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(05)



本文編號：3060318