高压磨料水射流喷头内部流场研究

发布时间：2017-09-21 05:22

  本文关键词：高压磨料水射流喷头内部流场研究

  更多相关文章： 磨料水射流 喷头 流场 三维仿真 三相流

【摘要】：高压磨料水射流技术是上世纪80年代在纯水射流的基础上发展起来的一项新技术,属于冷切割技术,具有广阔的应用前景。磨料的加入,大大提高了水射流的切割能力,同时使喷头内部流场变得极为复杂。磨料的高速运动,加速了磨料喷嘴的磨损,阻碍了高压磨料水射流的推广应用。本文采用Fluent软件对喷头内部水、磨料和空气三相流动状态及其相互作用进行了研究,具体研究内容如下:(1)根据高压磨料水射流喷头结构,建立了喷头内部结构的三维模型,确定了喷头内部水、磨料和空气三相流的仿真模型及边界条件。(2)利用Fluent软件对喷头内部水、磨料和空气三相流进行三维数值模拟,得出水和空气两相的速度与体积分数分布图,并对两相的分布状况和运动规律进行了分析;根据喷头内磨料的运动轨迹图及各轨迹的速度变化曲线,分析了水和空气两相的运动对磨料运动规律的影响。(3)选择了对喷头内部流场影响较大的入口条件(水射流入口速度、磨料流量)和结构参数(混合腔长度、磨料喷嘴圆柱段长度、混合腔收缩角),研究了其对喷头内部各相流场的影响。本文的研究结果直观的表示了喷头内三相的流动状态,为研究喷头内各相的流动规律以及磨料喷嘴的磨损提供了依据。
【关键词】：磨料水射流 喷头 流场 三维仿真 三相流
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG664
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 水射流技术概述10-12
• 1.1.1 水射流技术分类10-11
• 1.1.2 磨料水射流加工的特点及应用11-12
• 1.2 课题来源及研究的目的和意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国内研究现状13-15
• 1.3.2 国外研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 高压磨料水射流喷头内部模型的建立与仿真参数设置17-26
• 2.1 FLUENT软件简介17-18
• 2.2 湍流模型与多相流模型18-20
• 2.2.1 湍流模型18
• 2.2.2 多相流模型18-20
• 2.3 高压磨料水射流喷头结构的确定20-21
• 2.4 喷头仿真模型的建立与网格划分21-22
• 2.5 参数的确定22-25
• 2.5.1 高压水入口速度确定22-23
• 2.5.2 流动状态判定23-24
• 2.5.3 多相流模型的选择24-25
• 2.6 FLUENT软件仿真设置25
• 2.7 本章小结25-26
• 第3章 高压磨料水射流喷头内部流场模拟分析26-45
• 3.1 射流结构与管内湍流26-28
• 3.1.1 射流结构26-27
• 3.1.2 管内湍流运动27-28
• 3.2 混合腔中水与空气混合相的流场分析28-33
• 3.2.1 研究截面的选取28
• 3.2.2 水与空气的体积分数分析28-31
• 3.2.3 水与空气混合相的速度场分析31-33
• 3.2.4 涡旋的形成33
• 3.3 磨料喷嘴圆柱段水与空气混合相的流场分析33-37
• 3.3.1 研究截面的选取33-34
• 3.3.2 水与空气的体积分数分析34-35
• 3.3.3 水与空气混合相的速度场分析35-37
• 3.4 混合腔中磨料的流场分析37-39
• 3.4.1 磨料运动轨迹分析37-38
• 3.4.2 磨料浓度分析38-39
• 3.5 磨料喷嘴圆柱段磨料的流场分析39-44
• 3.5.1 磨料运动轨迹分析39-40
• 3.5.2 磨料速度分析40-42
• 3.5.3 磨料浓度分析42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 喷头入口条件及结构参数对喷头内部流场的影响45-54
• 4.1 喷头内部流场影响因素及评价指标的确定45-46
• 4.1.1 影响因素的选择45
• 4.1.2 评价指标的选择45-46
• 4.2 水射流入口速度对喷头内部流场的影响46-47
• 4.2.1 对出口截面上各相径向速度的影响46
• 4.2.2 对喷头轴线上磨料浓度的影响46-47
• 4.3 磨料流量对喷头内部流场的影响47-49
• 4.3.1 对出口截面上各相径向速度的影响47-48
• 4.3.2 对喷头轴线上磨料浓度的影响48-49
• 4.4 混合腔长度对喷头内部流场的影响49-50
• 4.4.1 对出口截面上各相径向速度的影响49
• 4.4.2 对喷头轴线上磨料浓度的影响49-50
• 4.5 磨料喷嘴圆柱段长度对喷头内部流场的影响50-52
• 4.5.1 对出口截面上各相径向速度的影响50-51
• 4.5.2 对喷头轴线上磨料浓度的影响51-52
• 4.6 混合腔收缩角大小对喷头内部流场的影响52-53
• 4.6.1 对出口截面上各相径向速度的影响52
• 4.6.2 对喷头轴线上磨料浓度的影响52-53
• 4.7 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果59-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 薛源;陶晓杰;;高压水射流技术[J];仪器仪表用户;2010年01期

2 张尚先;王建生;;水射流喷嘴内表面形状对切割性能的影响研究[J];机床与液压;2011年11期

3 杨清文;磨料射流切割技术及其应用展望[J];机械制造;1997年01期

4 王荣娟;雷玉勇;蒋代君;戴良博;卫排锋;;磨料水射流喷头内部流场仿真及聚焦管参数分析[J];煤矿机械;2011年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 陈斌;单喷嘴高压水射流靶物探测参数优化[D];安徽理工大学;2012年

2 耿鹏飞;高压水射流切割工艺参数的研究[D];燕山大学;2012年

3 刘新泰;高压磨料射流切割的仿真研究[D];内蒙古科技大学;2012年

4 郭艳飞;热塑性工程塑料磨料水射流切割工艺研究[D];燕山大学;2013年

5 曹寒冰;基于FLUENT的前混合磨料射流喷嘴流场的数值模拟[D];安徽理工大学;2013年

，

本文编号：892619