白云鄂博稀土礦在中試化生產階段采用高壓水射流技術進行礦物粉碎時,所使用的錐直型噴嘴能量轉化效率僅僅只有46%。噴嘴作為水射流系統(tǒng)的核心部件,對礦物粉碎效果起到至關重要的作用,針對水射流噴嘴能量轉化效率低的問題,采用理論分析與數值模擬相結合的方法,即在流體力學的三大方程、伯努利方程和有限單元法等理論的基礎上,設計了正交試驗對噴嘴進行結構參數優(yōu)化。利用Autocad和NXUG軟件建立噴嘴二維和三維模型,通過Ansys ICEM建立噴嘴的網格模型,最后使用Ansys Fluent軟件對噴嘴內外流場和射流特性進行系統(tǒng)的模擬仿真研究。首先從眾多的函數曲線中篩選出6種流線型曲線,作為高壓水射流礦物粉碎噴嘴的過渡段流道輪廓曲線,運用模擬仿真軟件得到錐直型和6種不同輪廓曲線噴嘴的靜壓力、速度和湍流云圖,以此分析噴嘴的射流特性和計算其能量轉化效率。通過對比分析,在7種噴嘴中高斯曲線型噴嘴具有水流速度高,壓力低和紊流能量小的特點,平均速度達到255.85m/s,其能量轉化效率達到83.65%。為了進一步提高高斯曲線型噴嘴的綜合性能,采用正交試驗法對噴嘴入口段、收縮段和出口段進行優(yōu)化,結果表明:噴嘴收縮段長... 

【文章來源】：內蒙古科技大學內蒙古自治區(qū)

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水射流系統(tǒng)圖

內蒙古科技大學碩士學位論文-7-圖2.1水射流過程中的水楔作用2.1高壓水射流分類與應用2.1.1純水射流概述純水射流的工作介質為純水，沒有任何磨料或添加劑，高壓柱塞泵作為動力源，并通過噴嘴產生具有高能量且具有特定形態(tài)的水射流[16]。隨著探究與運用的持續(xù)深入，不同射流類型陸續(xù)出現。針對水射流可按所受壓力的大孝工作與環(huán)境的介質、固壁條件和流體特性等方面進行歸類。受到的壓力在0.5-35MPa屬于低壓、35-140MPa屬于高壓、140-420MPa屬于超高壓；針對工作和環(huán)境介質分類，可分為淹沒射流和非淹沒射流。當射流的工作介質與環(huán)境介質相同時，這種射流稱為淹沒射流，否則稱為非淹沒射流。射流按作業(yè)環(huán)境內有無固體壁面的限制，可分為自由射流與非自由射流。射流按流體特性由可分為定常射流和非定常射流，流場中的質點的流動參數與時間無關的流動稱為定常流動。反之，為非定常流動，此中定常射流必然是連續(xù)射流，而非定常射流是連續(xù)射流或非連續(xù)射流。2.1.2高壓水射流的應用高壓水射流是一種冷加工方式，由于其工作介質是水或簡單的磨料，便于獲取，成本低且消耗量較小；可實現自動、靈活和一體化操作；生產安全，能夠適應較差的工作環(huán)境，無污染；粉碎礦物快、降低粉碎能耗和可以制備高質量的礦物磨料，同時適用于各個領域；1）粉碎云母：能滿足細度和保護云母片狀結構和晶面光澤度。

內蒙古科技大學碩士學位論文-9-圖2.2前混合高壓水射流系統(tǒng)二維圖后混合式水高壓射流系統(tǒng)的磨料顆粒主要依靠磨料入口和混合腔之間產生的壓差（高壓水通過噴嘴而形成高速射流,并在混合腔內產生一定的真空）和其自重的共同作用下進入混合腔，并與水射流進行紊動擴散和滲混，再進入聚焦管加速射出[17]。但是前混合方式不能連續(xù)作業(yè)、噴嘴容易堵塞和整個設備系統(tǒng)更為復雜，噴嘴的磨損程度加快，更換較為頻繁等等的缺點，相比較而言，后混合式具有結構簡單，連續(xù)工作，操作簡單的優(yōu)點。所以本文采用后混合式高壓水射流系統(tǒng)，如圖2.3所示。圖2.3后混合式高壓水射流系統(tǒng)二維圖高壓水射流設備主要包含供水系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、高壓水路系統(tǒng)、磨料進給系統(tǒng)、接收裝置和高壓水射流噴嘴裝置等。


本文編號：3261437