智能马桶用切向旋流喷嘴优化设计及试验研究
发布时间：2021-08-20 06:42
旋流喷嘴作为智能马桶中最前沿的清洗产品,具有清洗面积广、清洁率高及清洗舒适性佳等优点,能全面提升如厕享受。然而旋流喷嘴性能受结构尺寸影响较大,还存在水流发散严重,结构设计复杂及无法获得稳定的旋转水流等问题。本文针对目前旋流喷嘴存在的问题,基于旋转射流产生机理以及流体力学理论创新性的设计了一种智能马桶用切向旋流式喷嘴。对切向旋流式喷嘴内外流场旋流动态进行模拟分析并与高速摄影试验进行对比,研究了旋流喷嘴结构参数对喷嘴性能的影响,明确了喷嘴结构参数对内外流场旋流特征以及清洁效果的影响规律;基于响应面法对旋流喷嘴进行了优化,之后进行试验测试对优化前后喷嘴性能进行对比验证。具体工作及成果如下:1.对目前旋流喷嘴的理论、试验、应用等研究现状进行了概述,系统地总结了旋流喷嘴的相关研究方法。2.设计并搭建了旋流喷嘴性能测试系统,首次定义了旋转因子来定量表示实验时水流的旋转强弱程度,对旋流式喷嘴射流外流场流动特征进行了可视化试验测试,并对其打击力和清洁性能进行了测试与分析。结果表明:（1）旋转射流波动明显,可形成快速旋转的螺旋状水流,清洗面积大大增加。（2）与无旋射流相比,旋转射流喷嘴模型打击力性能更优...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线图
智能马桶用切向旋流喷嘴优化设计及试验研究8第二章智能马桶用旋流喷嘴理论及结构设计本章通过对旋流喷嘴的流动特征以及内外部流场进行了理论分析，并根据工程需求对旋流喷嘴进行了结构设计，搭建了一体化旋流喷嘴性能测试实验台，对旋流喷嘴外部流动特征进行实验分析，并通过打击力、清洁率实验结果分析有无旋流喷嘴的优劣性。2.1旋转射流基本特征2.1.1旋转射流速度分布流体在主流道流动时，水流速度主要为轴向速度，当流体从切向入口流入主流道时，两股水流对撞，此时水流既具有向前的轴向速度，也有向四周偏向的切向速度，流体会绕着出口管轴线作着螺旋状运动。真实流体流动状态如图2-1所示，流体在出口管以螺旋状绕Z轴旋转[68]。图2-1旋流喷嘴内流状态1.切向速度众所周知，切向速度是与做曲线运动的物体相切的任一点测量的，因此，切向速度大小与切入流体的角速度ω与与切向速度vt有关，具体表达式表示为vt=ωr，其中r是曲线运动的半径。任意时刻测量的沿圆周运动的分量，就是切向速度。顾名思义，切向速度描述了物体沿圆周的运动，并且始终和该圆相切。根据前人
江苏大学硕士学位论文9研究，切向速度分布较明显，且按照分布规律，流体总共分为势流旋转区和似固体旋转区两个区域。同一轴面上，切向速度随着半径减少而不断增加的区域叫做势流旋转区。该区域内的单位质量微元压力梯度等于离心力，可得：2prr（2.1）假定伯努利常数相等，则：22pconst（2.2）微分得：prr（2.3）根据上式积分得：rC（2.4）式（2.4）表明切向速度与半径成反比，距离圆心越近，旋转切向速度越大。当r逐渐向零靠近的时候，即流体越接近旋转中心时，切向速度就会向无穷大靠近。可知切向速度的分布规律为：2wrC（2.5）图2-2表示的是射流的切向速度的变化曲线，实线1表示的是理想情况下的变化曲线，真实工作环境下会产生壁面摩擦以及流体的粘性阻力等，因此实际射流的切向速度变化曲线是图中的虚线部分。图2-2切向速度变化曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究[J]. 王健,刘荣华,王鹏飞,谭煊昊,石佚捷,田畅. 煤矿安全. 2019(08)
[2]中国智能坐便器普及现状及市场发展趋势[J]. 谭格非. 城市开发. 2019(05)
[3]中国智能马桶盖高峰论坛在京召开[J]. 家电科技. 2019(01)
[4]响应面法在自激脉冲喷嘴结构优化中的应用[J]. 邓嵘,敬斌杰,张文汀. 机械科学与技术. 2019(09)
[5]压力旋流喷嘴射流稳定性的实验研究[J]. 阎凯,宁智,赵晋,吕明,孙春华. 高校化学工程学报. 2018(03)
[6]旋流喷嘴结构的模拟优化[J]. 连晓燕,郝惠娣. 化工设备与管道. 2018(03)
[7]管道中旋流喷嘴雾化流场的速度分布特性[J]. 高涌东,汪建兴,王海民,饶玲. 热能动力工程. 2018(03)
[8]习近平:坚持不懈推进“厕所革命” 努力补齐影响群众生活品质短板[J]. 城市规划通讯. 2017(23)
[9]切向旋流式雾化喷嘴流场的仿真和实验研究[J]. 介石磊,刘兴亚,张明. 真空科学与技术学报. 2017(08)
[10]农用无人机超低容量旋流喷嘴的雾化特性分析与试验[J]. 文晟,兰玉彬,张建桃,李晟华,张海艳,邢航. 农业工程学报. 2016(20)
博士论文
[1]直旋混合射流流场特性及破岩机理研究[D]. 杜鹏.重庆大学 2016
[2]旋转水射流喷嘴内部流动及冲击压强特性研究[D]. 胡鹤鸣.清华大学 2008
硕士论文
[1]细水雾灭火系统旋流式压力喷头的研究[D]. 杨林彬.青岛科技大学 2019
[2]振荡旋转射流喷嘴的数值分析和实验研究[D]. 戴新吉.西南石油大学 2018
[3]轴向进气预旋流路结构流动特性研究[D]. 陈帆.南京航空航天大学 2018
[4]旋转磨料射流喷嘴流场数值模拟与实验研究[D]. 李向东.西南石油大学 2017
[5]单侧切向入口的离心式喷嘴流场特性研究[D]. 范晓甜.大连理工大学 2016
[6]水射流清洗喷嘴内清洗液流动特性分析[D]. 陈明.东北石油大学 2016
[7]旋芯喷嘴结构及雾化特性研究[D]. 刘洋.武汉工程大学 2015
[8]旋流喷嘴内部流场数值模拟及参数优化设计[D]. 陈娜.江南大学 2014
[9]连续油管径向旋转喷射钻进的研究[D]. 董小龙.长春理工大学 2014
[10]家用低压旋流喷嘴喷雾特性实验研究[D]. 刘旭峰.浙江工业大学 2013
本文编号：3353017
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线图
智能马桶用切向旋流喷嘴优化设计及试验研究8第二章智能马桶用旋流喷嘴理论及结构设计本章通过对旋流喷嘴的流动特征以及内外部流场进行了理论分析，并根据工程需求对旋流喷嘴进行了结构设计，搭建了一体化旋流喷嘴性能测试实验台，对旋流喷嘴外部流动特征进行实验分析，并通过打击力、清洁率实验结果分析有无旋流喷嘴的优劣性。2.1旋转射流基本特征2.1.1旋转射流速度分布流体在主流道流动时，水流速度主要为轴向速度，当流体从切向入口流入主流道时，两股水流对撞，此时水流既具有向前的轴向速度，也有向四周偏向的切向速度，流体会绕着出口管轴线作着螺旋状运动。真实流体流动状态如图2-1所示，流体在出口管以螺旋状绕Z轴旋转[68]。图2-1旋流喷嘴内流状态1.切向速度众所周知，切向速度是与做曲线运动的物体相切的任一点测量的，因此，切向速度大小与切入流体的角速度ω与与切向速度vt有关，具体表达式表示为vt=ωr，其中r是曲线运动的半径。任意时刻测量的沿圆周运动的分量，就是切向速度。顾名思义，切向速度描述了物体沿圆周的运动，并且始终和该圆相切。根据前人
江苏大学硕士学位论文9研究，切向速度分布较明显，且按照分布规律，流体总共分为势流旋转区和似固体旋转区两个区域。同一轴面上，切向速度随着半径减少而不断增加的区域叫做势流旋转区。该区域内的单位质量微元压力梯度等于离心力，可得：2prr（2.1）假定伯努利常数相等，则：22pconst（2.2）微分得：prr（2.3）根据上式积分得：rC（2.4）式（2.4）表明切向速度与半径成反比，距离圆心越近，旋转切向速度越大。当r逐渐向零靠近的时候，即流体越接近旋转中心时，切向速度就会向无穷大靠近。可知切向速度的分布规律为：2wrC（2.5）图2-2表示的是射流的切向速度的变化曲线，实线1表示的是理想情况下的变化曲线，真实工作环境下会产生壁面摩擦以及流体的粘性阻力等，因此实际射流的切向速度变化曲线是图中的虚线部分。图2-2切向速度变化曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究[J]. 王健,刘荣华,王鹏飞,谭煊昊,石佚捷,田畅. 煤矿安全. 2019(08)
[2]中国智能坐便器普及现状及市场发展趋势[J]. 谭格非. 城市开发. 2019(05)
[3]中国智能马桶盖高峰论坛在京召开[J]. 家电科技. 2019(01)
[4]响应面法在自激脉冲喷嘴结构优化中的应用[J]. 邓嵘,敬斌杰,张文汀. 机械科学与技术. 2019(09)
[5]压力旋流喷嘴射流稳定性的实验研究[J]. 阎凯,宁智,赵晋,吕明,孙春华. 高校化学工程学报. 2018(03)
[6]旋流喷嘴结构的模拟优化[J]. 连晓燕,郝惠娣. 化工设备与管道. 2018(03)
[7]管道中旋流喷嘴雾化流场的速度分布特性[J]. 高涌东,汪建兴,王海民,饶玲. 热能动力工程. 2018(03)
[8]习近平:坚持不懈推进“厕所革命” 努力补齐影响群众生活品质短板[J]. 城市规划通讯. 2017(23)
[9]切向旋流式雾化喷嘴流场的仿真和实验研究[J]. 介石磊,刘兴亚,张明. 真空科学与技术学报. 2017(08)
[10]农用无人机超低容量旋流喷嘴的雾化特性分析与试验[J]. 文晟,兰玉彬,张建桃,李晟华,张海艳,邢航. 农业工程学报. 2016(20)
博士论文
[1]直旋混合射流流场特性及破岩机理研究[D]. 杜鹏.重庆大学 2016
[2]旋转水射流喷嘴内部流动及冲击压强特性研究[D]. 胡鹤鸣.清华大学 2008
硕士论文
[1]细水雾灭火系统旋流式压力喷头的研究[D]. 杨林彬.青岛科技大学 2019
[2]振荡旋转射流喷嘴的数值分析和实验研究[D]. 戴新吉.西南石油大学 2018
[3]轴向进气预旋流路结构流动特性研究[D]. 陈帆.南京航空航天大学 2018
[4]旋转磨料射流喷嘴流场数值模拟与实验研究[D]. 李向东.西南石油大学 2017
[5]单侧切向入口的离心式喷嘴流场特性研究[D]. 范晓甜.大连理工大学 2016
[6]水射流清洗喷嘴内清洗液流动特性分析[D]. 陈明.东北石油大学 2016
[7]旋芯喷嘴结构及雾化特性研究[D]. 刘洋.武汉工程大学 2015
[8]旋流喷嘴内部流场数值模拟及参数优化设计[D]. 陈娜.江南大学 2014
[9]连续油管径向旋转喷射钻进的研究[D]. 董小龙.长春理工大学 2014
[10]家用低压旋流喷嘴喷雾特性实验研究[D]. 刘旭峰.浙江工业大学 2013
本文编号：3353017
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