新型后混合磨料水射流喷嘴流场均匀性分析

发布时间：2021-03-03 01:18

　　针对目前后混合磨料喷嘴流场不均匀性问题,利用FLUENT仿真软件,对一种新型后混合磨料水射流喷嘴内部流场进行三维数值模拟.通过比较喷嘴内部有无圆锥挡板的内部流场,分析圆锥挡板对流场均匀性的影响.分析不同参数圆锥挡板喷嘴的喷射效果,得出新型后混合磨料水射流喷嘴不同参数结构对内部流场均匀性的影响规律,来提高后混合磨料水射流喷嘴中水和磨料混合均匀性.分析结果表明:在保证出口仍具有较高速度的情况下,增大缩口直径,可以降低混合腔空气压力,改善液体在腔内聚集现象.在此基础上,向混合腔中加入二次B样条曲线形状的圆锥挡板,当磨料入口采用斜入式与喷嘴轴线成45°时,出口体积分数最接近15%,体积分数波动最小,磨料与水混合均匀性大大提高.通过正交试验分析多参数对磨料均匀性的影响,得到最优的结构参数. 

【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2020,47(10)北大核心

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

新型后混合喷嘴物理模型

常见的后混合磨料水射流除鳞喷嘴出口太小，新型后混合结构喷嘴的出口变大并敞开一定角度，并在内部增设二次B样条曲线圆锥挡板，如图2(a）所示.利用Gambit前处理软件创建喷嘴三维模型，中间为圆锥挡板，有限元模型如图2(b）所示.对模型及其边界条件作如下简化假设和设置：磨料与水混合的浆液视为连续相，水为理想不可压缩流体；入口处磨料分布均匀，磨粒视为理想小球，忽略其相互作用力.高压水入口为速度入口，两侧为磨料与水混合的浆液入口，其中磨料相和水相速度均为20 m/s，磨料的体积分数为0.3；磨料喷嘴出口为压力出口，压力值为标准大气压；近壁面区域采用标准壁面函数法计算，壁面采用无滑移边界条件.边界条件详细设置见参考文献[14].

模型中先不设置磨料入口以及圆锥挡板，只建立高压水入口，改变缩口段直径大小进行模拟仿真，找到合理出口参数，即出口处不对流体喷出产生较大阻碍，且出口段空气压力不能太大，简化模型如图3所示.设置水入口速度为200.2 m/s,4种喷嘴出口结构的参数如表3所示.

【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流技术的应用现状与发展前景[J]. 程效锐,张舒研,马亮亮,罗钰铜.  液压气动与密封. 2019(08)
[2]新型后混合磨料水射流喷嘴流场数值模拟研究[J]. 陈晓晨,邓松圣,张滕飞,管金发.  天然气与石油. 2018(03)
[3]后混式磨料射流破岩规律的实验研究[J]. 金鑫.  石油管材与仪器. 2018(02)
[4]高压水射流研究现状及应用[J]. 曹国强,张睿.  沈阳航空航天大学学报. 2017(03)
[5]非对称喷嘴喷雾模拟网格适用性研究[J]. 杨小龙,张泽坪,陈征,徐光辉.  湖南大学学报(自然科学版). 2016(08)
[6]后混合式磨料射流切割深度模型研究[J]. 明瑞,胡东.  科技创新导报. 2015(35)
[7]后混合磨料水射流除鳞喷嘴内部流场数值模拟[J]. 刘国勇,王宽宽,陈欣欣,董栗明,朱冬梅,张少军.  工程科学学报. 2015(S1)
[8]后混合磨料水射流除鳞在钢管生产中的应用[J]. 黄威.  矿业研究与开发. 2015(02)
[9]后混磨料射流颗粒运动仿真和实验分析[J]. 张滕飞,邓松圣,陈晓晨,雷传超.  重庆理工大学学报(自然科学). 2015(02)
[10]新型后混合式磨料水射流系统的研制[J]. 张成光,张勇,张飞虎,栾殿荣.  机械工程学报. 2015(05)



本文编号：3060318