為得到高壓磨料射流噴嘴內(nèi)部水流和磨料顆粒運動分布的最佳特性,本文基于二相流理論,利用數(shù)值模擬方法研究了高壓噴嘴內(nèi)部混合水相的速度及湍流強度分布,重點分析了磨料入口位置對噴嘴出口處磨料顆粒收束性及噴嘴內(nèi)壁面磨損狀況的影響,并提出了減輕壁面磨損的改進(jìn)措施。結(jié)果表明,距噴嘴中心軸線距離越遠(yuǎn),噴嘴內(nèi)部混合水相的湍流強度越低,但由于磨料入口處存在旋渦,混合水相速度則隨之先降低后升高。隨著磨料入口位置越靠近高壓水入口,出口處磨料的收束性呈現(xiàn)先變好后變差的趨勢,磨料顆粒則會大量聚集于磨料入口與上壁面交界處,造成噴嘴內(nèi)壁磨損,此時可通過在后壁面和上下壁面使用圓角過渡來改善射流流向,進(jìn)而減少聚集處磨料顆粒的體積分?jǐn)?shù)。

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【部分圖文】：

圖1 高壓噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

高壓噴嘴幾何模型的建立參照文獻(xiàn)[5],由于噴嘴內(nèi)部細(xì)節(jié)較為復(fù)雜,故適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行簡化處理(如不考慮對實驗結(jié)果影響較小的界面間轉(zhuǎn)角處圓角等因素)。圖2所示為高壓噴嘴中心截面圖,圖中,L表示磨料入口與收縮區(qū)間距(即磨料入口位置),高壓水入口內(nèi)徑D1為0.33mm,磨料入口內(nèi)徑D2為3....

圖2 噴嘴中心截面圖

圖1高壓噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)文獻(xiàn)[5]中對磨料顆粒運動軌跡的分析可知,磨料顆粒的運動流線與中心軸線在同一平面內(nèi),即磨料顆粒在水流的帶動下沿截面向噴嘴尾部運動,然后匯入水流核心,極少會向截面外運動,因此,利用二維截面模型即可得到較為可信的結(jié)果。另外,由于噴嘴結(jié)構(gòu)具有對稱性,為便....

圖3 噴嘴網(wǎng)格劃分圖

根據(jù)文獻(xiàn)[5]中對磨料顆粒運動軌跡的分析可知,磨料顆粒的運動流線與中心軸線在同一平面內(nèi),即磨料顆粒在水流的帶動下沿截面向噴嘴尾部運動,然后匯入水流核心,極少會向截面外運動,因此,利用二維截面模型即可得到較為可信的結(jié)果。另外,由于噴嘴結(jié)構(gòu)具有對稱性,為便于計算,特取模型截面軸對稱結(jié)....

圖4 混合水相流場速度和湍流強度云圖

本研究中高壓噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)未發(fā)生較大變化,僅改變磨料入口位置L對混合水相速度和湍流強度變化趨勢的影響不大[8-9],故僅以L=2.5mm時為例,模型中穩(wěn)態(tài)混合水相流場分布云圖如圖4所示。根據(jù)噴嘴模型,以中心軸高壓水流入口處對應(yīng)點為原點建立笛卡爾直角坐標(biāo)系,如圖5所示,沿Y軸方向等....

本文編號：4040520