单/双腔室自激振荡喷嘴质量传输特性的数值及实验研究

发布时间：2021-02-14 05:29

　　高压水射流被广泛应用在切割、消防工程、钻孔、清洁等领域,随着工况压力的日益提高,对管线和高压水泵等设备的要求也越来越苛刻,导致生产成本急剧增加。而自激振荡喷嘴因其自激振荡产生脉冲射流的特性,使这种喷嘴具备了在低工况条件下达到高工况效果的潜质,因此开展对自激振荡喷嘴的研究工作极具学术价值和市场应用价值。由于自激振荡喷嘴内部的湍流流场极其复杂,自激振荡脉冲射流机理仍处于不断完善的阶段,致使自激振荡喷嘴的应用深度和广度受到了极大的限制。为此本文把自激振荡喷嘴作为研究对象,采用CFD数值仿真与实验相结合的手段,着重开展了喷嘴结构优化设计、脉冲射流产生效果评估、喷嘴内部的空化特性分析等三方面的研究工作。具体研究工作如下:（1）分析了目前国内外脉冲射流产生方法的研究进展,高度概括了自激振荡喷嘴的国内外研究现状,重点提出了通过设计新型串联式双腔室自激振荡喷嘴以提高脉冲射流产生效果的解决方案,阐述了本文的关键技术问题和主要研究内容。（2）建立了自激振荡喷嘴脉冲射流效果评价体系,借助FLUENT完成了单腔室自激振荡喷嘴内部流场及外部流场的数值仿真,分析了喷嘴腔室内流场特性,找到了产生脉冲射流的直接原因,... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 脉冲射流研究现状
        1.2.2 自激振荡喷嘴研究现状
        1.2.3 自激振荡喷嘴研究现状分析
    1.3 课题主要研究内容和目标
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究目标
第2章 自激振荡射流的质量传输模型
    2.1 自激振荡喷嘴物理模型
        2.1.1 单腔室自激振荡喷嘴几何模型
        2.1.2 双腔室自激振荡喷嘴几何模型
    2.2 自激振荡脉冲射流数学模型
        2.2.1 流体力学控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 多相流流模型
        2.2.4 空化模型
    2.3 数值仿真边界条件及工况参数
    2.4 本章小结
第3章 单腔室自激振荡喷嘴质量传输特性研究
    3.1 单腔室自激振荡喷嘴内流场特性分析
        3.1.1 自激振荡喷嘴脉冲射流效果评定参数γ的引入
        3.1.2 单腔室自激振荡喷嘴内部流场数值仿真分析
    3.2 单腔室自激振荡喷嘴射流频率特性分析
        3.2.1 集中参数模型的建立
        3.2.2 扰动波波速变化规律及其对自激振荡系统射流频率的影响
        3.2.3 单腔室自激振荡喷嘴幅频特性分析
    3.3 单腔室自激振荡喷嘴空化特性研究
        3.3.1 单腔室自激振荡喷嘴腔室内空化效应研究
        3.3.2 单腔室自激振荡喷嘴出口管流道内空化效应研究
    3.4 本章小结
第4章 双腔室自激振荡喷嘴质量传输特性研究
    4.1 双腔室自激振荡喷嘴内流场特性分析
        4.1.1 瞬态流场数值仿真分析
        4.1.2 出口管直径d3的影响
        4.1.3 腔室直径DC2的影响
        4.1.4 腔室长度LC2的影响
        4.1.5 入口压力对射流脉冲效果影响分析
    4.2 双腔室自激振荡喷嘴频率特性研究
        4.2.1 双腔室自激振荡喷嘴压力传递函数
        4.2.2 双腔室自激振荡喷嘴脉冲射流幅频特性分析
    4.3 双腔室自激振荡喷嘴空化特性研究
        4.3.1 双腔室自激振荡喷嘴腔室内空化效应研究
        4.3.2 双腔室自激振荡喷嘴出口管流道内空化效应研究
    4.4 本章小结
第5章 自激振荡喷嘴外流场数值模拟及实验研究
    5.1 自激振荡喷嘴外流场数值模拟实验
        5.1.1 几何建模
        5.1.2 网格划分
        5.1.3 边界条件及仿真参数设置
    5.2 自激振荡喷嘴外流场射流实验
        5.2.1 外流场实验平台及喷嘴试件
        5.2.2 外流场实验目标及方案
    5.3 自激振荡喷嘴数值及实验结果分析
        5.3.1 单腔室自激振荡喷嘴
        5.3.2 双腔室自激振荡喷嘴
        5.3.3 集束型自激振荡喷嘴
        5.3.4 自激振荡喷嘴对比实验结果分析
    5.4 本章小结
结论
    1.全文总结
    2.展望
参考文献
攻读学位期间所发表的学位论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自激振荡脉冲效应的雾化喷嘴出口流道空化特性研究[J]. 汪朝晖,胡亚男,廖振方,高全杰,陈思.  机械工程学报. 2016(14)
[2]串联型脉冲喷嘴内流场的数值模拟[J]. 唐川林,何小婷,胡东,申硕.  轻工机械. 2013(06)
[3]海淡水液压综合试验台的集成研究[J]. 申凤梅,聂松林,董武涛,尹方龙.  液压与气动. 2013(01)
[4]用自适应粒子群算法求解自激脉冲喷嘴结构参数模型[J]. 周利坤,刘宏昭.  吉林大学学报(工学版). 2012(06)
[5]双腔室自激振荡喷嘴频率特性研究[J]. 裴江红,唐川林,胡东.  振动与冲击. 2011(04)
[6]自激振荡脉冲射流频率特性实验研究[J]. 裴江红,廖振方,唐川林.  中国机械工程. 2009(01)
[7]自激脉冲射流喷嘴参数对装置能耗影响分析[J]. 王循明,王乐勤,焦磊.  工程热物理学报. 2008(05)
[8]自激振荡脉冲射流喷嘴频率特性实验研究[J]. 唐川林,胡东,裴江红.  石油学报. 2007(04)
[9]串联型脉冲喷嘴的实验研究[J]. 唐川林,吴霞,胡东.  湖南工业大学学报. 2007(04)
[10]自振喷嘴空化起始能力实验研究[J]. 易灿,李根生,张定国.  中国机械工程. 2005(21)



本文编号：3033195