本文關(guān)鍵詞：高壓磨料水射流噴頭內(nèi)部流場研究

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【摘要】：高壓磨料水射流技術(shù)是上世紀80年代在純水射流的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新技術(shù),屬于冷切割技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。磨料的加入,大大提高了水射流的切割能力,同時使噴頭內(nèi)部流場變得極為復(fù)雜。磨料的高速運動,加速了磨料噴嘴的磨損,阻礙了高壓磨料水射流的推廣應(yīng)用。本文采用Fluent軟件對噴頭內(nèi)部水、磨料和空氣三相流動狀態(tài)及其相互作用進行了研究,具體研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)高壓磨料水射流噴頭結(jié)構(gòu),建立了噴頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維模型,確定了噴頭內(nèi)部水、磨料和空氣三相流的仿真模型及邊界條件。(2)利用Fluent軟件對噴頭內(nèi)部水、磨料和空氣三相流進行三維數(shù)值模擬,得出水和空氣兩相的速度與體積分數(shù)分布圖,并對兩相的分布狀況和運動規(guī)律進行了分析;根據(jù)噴頭內(nèi)磨料的運動軌跡圖及各軌跡的速度變化曲線,分析了水和空氣兩相的運動對磨料運動規(guī)律的影響。(3)選擇了對噴頭內(nèi)部流場影響較大的入口條件(水射流入口速度、磨料流量)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(混合腔長度、磨料噴嘴圓柱段長度、混合腔收縮角),研究了其對噴頭內(nèi)部各相流場的影響。本文的研究結(jié)果直觀的表示了噴頭內(nèi)三相的流動狀態(tài),為研究噴頭內(nèi)各相的流動規(guī)律以及磨料噴嘴的磨損提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：磨料水射流 噴頭 流場 三維仿真 三相流
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG664
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 水射流技術(shù)概述10-12
• 1.1.1 水射流技術(shù)分類10-11
• 1.1.2 磨料水射流加工的特點及應(yīng)用11-12
• 1.2 課題來源及研究的目的和意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 高壓磨料水射流噴頭內(nèi)部模型的建立與仿真參數(shù)設(shè)置17-26
• 2.1 FLUENT軟件簡介17-18
• 2.2 湍流模型與多相流模型18-20
• 2.2.1 湍流模型18
• 2.2.2 多相流模型18-20
• 2.3 高壓磨料水射流噴頭結(jié)構(gòu)的確定20-21
• 2.4 噴頭仿真模型的建立與網(wǎng)格劃分21-22
• 2.5 參數(shù)的確定22-25
• 2.5.1 高壓水入口速度確定22-23
• 2.5.2 流動狀態(tài)判定23-24
• 2.5.3 多相流模型的選擇24-25
• 2.6 FLUENT軟件仿真設(shè)置25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 第3章 高壓磨料水射流噴頭內(nèi)部流場模擬分析26-45
• 3.1 射流結(jié)構(gòu)與管內(nèi)湍流26-28
• 3.1.1 射流結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.2 管內(nèi)湍流運動27-28
• 3.2 混合腔中水與空氣混合相的流場分析28-33
• 3.2.1 研究截面的選取28
• 3.2.2 水與空氣的體積分數(shù)分析28-31
• 3.2.3 水與空氣混合相的速度場分析31-33
• 3.2.4 渦旋的形成33
• 3.3 磨料噴嘴圓柱段水與空氣混合相的流場分析33-37
• 3.3.1 研究截面的選取33-34
• 3.3.2 水與空氣的體積分數(shù)分析34-35
• 3.3.3 水與空氣混合相的速度場分析35-37
• 3.4 混合腔中磨料的流場分析37-39
• 3.4.1 磨料運動軌跡分析37-38
• 3.4.2 磨料濃度分析38-39
• 3.5 磨料噴嘴圓柱段磨料的流場分析39-44
• 3.5.1 磨料運動軌跡分析39-40
• 3.5.2 磨料速度分析40-42
• 3.5.3 磨料濃度分析42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 噴頭入口條件及結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴頭內(nèi)部流場的影響45-54
• 4.1 噴頭內(nèi)部流場影響因素及評價指標的確定45-46
• 4.1.1 影響因素的選擇45
• 4.1.2 評價指標的選擇45-46
• 4.2 水射流入口速度對噴頭內(nèi)部流場的影響46-47
• 4.2.1 對出口截面上各相徑向速度的影響46
• 4.2.2 對噴頭軸線上磨料濃度的影響46-47
• 4.3 磨料流量對噴頭內(nèi)部流場的影響47-49
• 4.3.1 對出口截面上各相徑向速度的影響47-48
• 4.3.2 對噴頭軸線上磨料濃度的影響48-49
• 4.4 混合腔長度對噴頭內(nèi)部流場的影響49-50
• 4.4.1 對出口截面上各相徑向速度的影響49
• 4.4.2 對噴頭軸線上磨料濃度的影響49-50
• 4.5 磨料噴嘴圓柱段長度對噴頭內(nèi)部流場的影響50-52
• 4.5.1 對出口截面上各相徑向速度的影響50-51
• 4.5.2 對噴頭軸線上磨料濃度的影響51-52
• 4.6 混合腔收縮角大小對噴頭內(nèi)部流場的影響52-53
• 4.6.1 對出口截面上各相徑向速度的影響52
• 4.6.2 對噴頭軸線上磨料濃度的影響52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果59-60
• 致謝60-61
• 作者簡介61

【參考文獻】

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本文編號：892619