喷涂设备喷枪流场仿真与结构优化设计

发布时间：2021-08-24 06:37

　　由于喷枪喷涂漆料流程简单,手持喷枪具有很强的灵活性,因此在实际生活中,被广泛应用。但是喷枪在喷涂过程中会出现许多问题,如涂料混合不均匀、涂料与壁面撞击程度不够等。本文基于沈阳某研究院所提供的喷枪来解决该喷枪存在的以上两个问题。通过采取数值模拟手段,运用Fluent软件,对喷枪混合室、喷嘴分别进行优化设计。主要研究内容如下:（1）基于计算流体力学理论,运用三维建模软件建立原喷枪扇形喷嘴的三维模型,采用Fluent Meshing网格划分软件划分网格,导入到Fluent软件中对喷嘴的喷涂外流场进行速度、含水量的分析,得出情况与实际喷涂效果相同,证明了仿真的正确性。（2）基于主要影响扇形喷嘴喷涂的结构:喷嘴内腔直径D、液体入射圆柱段的长度L、V型切槽半角α这三个因素,利用正交分析设计方法,设计出九种不同的型号的喷嘴,并与原扇形喷嘴模型对比,分析它们的速度、含水量、动压值。发现这九种型号的喷嘴的含水量随距离的变化趋势大致相同,喷涂范围基本一致;其中8号喷嘴,即喷嘴内腔直径D=6.94 mm、液体入射圆柱段的长度L=5.24 mm、V型切槽半角α=30°,其速度、动压值为所有型号喷嘴中最大。（3... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 空气雾化涂料喷枪的国内外研究现状
        1.2.1 空气雾化涂料喷枪的现状
        1.2.2 喷涂设备喷枪的国内外研究进展
    1.3 课题研究目标与主要研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
2 喷枪与数值模拟理论
    2.1 喷枪的工作原理
    2.2 计算流体动力学
        2.2.1 数值模拟方法
        2.2.2 计算流体力学
    2.3 流体力学基本方程组
        2.3.1 质量守恒方程
        2.3.2 动量守恒方程
    2.4 湍流模型
        2.4.1 标准k-ε模型
        2.4.2 RNGk-ε模型
        2.4.3 Realizable k-ε模型
    2.5 多相流模型与组分输运模型
        2.5.1 多相流模型
        2.5.2 组分输运模型
    2.6 本章小结
3 喷枪外流场的仿真分析
    3.1 喷嘴计算模型的建立
        3.1.1 喷嘴物理模型的确立
        3.1.2 扇形喷嘴网格模型的建立
    3.2 边界条件的设定
    3.3 其他条件的设置
    3.4 喷嘴仿真结果及分析
    3.5 扇形喷嘴结构优化设计
        3.5.1 不同型号扇形喷嘴的速度比较
        3.5.2 不同型号扇形喷嘴的动压比较
        3.5.3 不同型号扇形喷嘴的含水量比较
    3.6 本章小结
4 混合室的仿真分析与优化设计
    4.1 混合室内流场的仿真模拟
        4.1.1 混合室模型的建立与网格划分
        4.1.2 边界条件的设定
    4.2 混合室的结构优化介绍
    4.3 改进后的计算模型的建立与网格的划分
    4.4 不同混合室内流场的仿真分析对比
        4.4.1 不同混合室的溶液速度的分析
        4.4.2 不同混合室的溶液的湍流强度的分析
        4.4.3 不同混合室模型中硅酸盐溶液的浓度分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of different nozzle materials on atomization results via CFD simulation[J]. Xiangyu Li,Jianjun Du,Licheng Wang,Jiangli Fan,Xiaojun Peng.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020(02)
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[3]旋流雾化喷嘴雾化特性的数值模拟[J]. 马佳敏,王博韬,李胡坤,范熊杰,刘存喜,刘美丽.  航空发动机. 2019(05)
[4]背压对撞击式喷嘴雾化特性影响研究[J]. 李佳楠,雷凡培,周立新.  推进技术. 2020(04)
[5]高压扇形喷嘴结构参数的优化[J]. 梁博健,高殿荣.  排灌机械工程学报. 2020(01)
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[7]不同元件长径比对液液静态混合的影响[J]. 张春梅,陈豪杰,刘建.  当代化工. 2017(11)
[8]数值模拟研究不同流速和不同单元个数对双向流静态混合器混合效果和压力降的影响[J]. 段威,孙国宁.  科学技术创新. 2017(26)
[9]基于CFD的扇形喷嘴不同切割结构研究[J]. 王国志,周万阳,邓斌,柯坚,冉春燕.  科学技术与工程. 2015(33)
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博士论文
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[2]优化液体农药喷施技术的研究[D]. 祁力钧.中国农业大学 2000

硕士论文
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[2]扇形雾喷头性能参数仿真与试验研究[D]. 侯俊花.内蒙古农业大学 2018
[3]气液两相流喷嘴雾化特性的实验研究及其降尘应用[D]. 袁辉.湘潭大学 2018
[4]离心式喷嘴内部流动特性研究[D]. 李颖.大连理工大学 2017
[5]聚脲喷涂喷枪的设计研究及FLUENT仿真分析[D]. 单俊鑫.东北林业大学 2017
[6]SK型静态混合器污泥与药剂混合性能研究[D]. 张春成.中南大学 2014
[7]扇形喷嘴的高压射流特性研究[D]. 林翔.西南交通大学 2014
[8]高压水射流喷嘴的设计及其结构优化[D]. 沈娟.苏州大学 2014
[9]空气助力扇形喷嘴雾化质量数值计算及喷嘴内部流动和空化现象的CFD三维模拟[D]. 卢林春.长安大学 2012
[10]空气雾化涂料喷枪喷涂流场仿真及特性研究[D]. 刘国雄.浙江大学 2012



本文编号：3359477