旋流噴嘴作為智能馬桶中最前沿的清洗產(chǎn)品,具有清洗面積廣、清潔率高及清洗舒適性佳等優(yōu)點,能全面提升如廁享受。然而旋流噴嘴性能受結(jié)構(gòu)尺寸影響較大,還存在水流發(fā)散嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜及無法獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)水流等問題。本文針對目前旋流噴嘴存在的問題,基于旋轉(zhuǎn)射流產(chǎn)生機(jī)理以及流體力學(xué)理論創(chuàng)新性的設(shè)計了一種智能馬桶用切向旋流式噴嘴。對切向旋流式噴嘴內(nèi)外流場旋流動態(tài)進(jìn)行模擬分析并與高速攝影試驗進(jìn)行對比,研究了旋流噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴嘴性能的影響,明確了噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對內(nèi)外流場旋流特征以及清潔效果的影響規(guī)律;基于響應(yīng)面法對旋流噴嘴進(jìn)行了優(yōu)化,之后進(jìn)行試驗測試對優(yōu)化前后噴嘴性能進(jìn)行對比驗證。具體工作及成果如下:1.對目前旋流噴嘴的理論、試驗、應(yīng)用等研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,系統(tǒng)地總結(jié)了旋流噴嘴的相關(guān)研究方法。2.設(shè)計并搭建了旋流噴嘴性能測試系統(tǒng),首次定義了旋轉(zhuǎn)因子來定量表示實驗時水流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)弱程度,對旋流式噴嘴射流外流場流動特征進(jìn)行了可視化試驗測試,并對其打擊力和清潔性能進(jìn)行了測試與分析。結(jié)果表明:（1）旋轉(zhuǎn)射流波動明顯,可形成快速旋轉(zhuǎn)的螺旋狀水流,清洗面積大大增加。（2）與無旋射流相比,旋轉(zhuǎn)射流噴嘴模型打擊力性能更優(yōu)... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文技術(shù)路線圖

智能馬桶用切向旋流噴嘴優(yōu)化設(shè)計及試驗研究8第二章智能馬桶用旋流噴嘴理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計本章通過對旋流噴嘴的流動特征以及內(nèi)外部流場進(jìn)行了理論分析，并根據(jù)工程需求對旋流噴嘴進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，搭建了一體化旋流噴嘴性能測試實驗臺，對旋流噴嘴外部流動特征進(jìn)行實驗分析，并通過打擊力、清潔率實驗結(jié)果分析有無旋流噴嘴的優(yōu)劣性。2.1旋轉(zhuǎn)射流基本特征2.1.1旋轉(zhuǎn)射流速度分布流體在主流道流動時，水流速度主要為軸向速度，當(dāng)流體從切向入口流入主流道時，兩股水流對撞，此時水流既具有向前的軸向速度，也有向四周偏向的切向速度，流體會繞著出口管軸線作著螺旋狀運(yùn)動。真實流體流動狀態(tài)如圖2-1所示，流體在出口管以螺旋狀繞Z軸旋轉(zhuǎn)[68]。圖2-1旋流噴嘴內(nèi)流狀態(tài)1.切向速度眾所周知，切向速度是與做曲線運(yùn)動的物體相切的任一點測量的，因此，切向速度大小與切入流體的角速度ω與與切向速度vt有關(guān)，具體表達(dá)式表示為vt=ωr，其中r是曲線運(yùn)動的半徑。任意時刻測量的沿圓周運(yùn)動的分量，就是切向速度。顧名思義，切向速度描述了物體沿圓周的運(yùn)動，并且始終和該圓相切。根據(jù)前人

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文9研究，切向速度分布較明顯，且按照分布規(guī)律，流體總共分為勢流旋轉(zhuǎn)區(qū)和似固體旋轉(zhuǎn)區(qū)兩個區(qū)域。同一軸面上，切向速度隨著半徑減少而不斷增加的區(qū)域叫做勢流旋轉(zhuǎn)區(qū)。該區(qū)域內(nèi)的單位質(zhì)量微元壓力梯度等于離心力，可得：2prr（2.1）假定伯努利常數(shù)相等，則：22pconst（2.2）微分得：prr（2.3）根據(jù)上式積分得：rC（2.4）式（2.4）表明切向速度與半徑成反比，距離圓心越近，旋轉(zhuǎn)切向速度越大。當(dāng)r逐漸向零靠近的時候，即流體越接近旋轉(zhuǎn)中心時，切向速度就會向無窮大靠近。可知切向速度的分布規(guī)律為：2wrC（2.5）圖2-2表示的是射流的切向速度的變化曲線，實線1表示的是理想情況下的變化曲線，真實工作環(huán)境下會產(chǎn)生壁面摩擦以及流體的粘性阻力等，因此實際射流的切向速度變化曲線是圖中的虛線部分。圖2-2切向速度變化曲線

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3353017