圆形喷嘴射流特性模拟方法优化选择

为提高圆形喷嘴射流特性数值模拟研究的准确性、可靠性,分别采用标准k-ε、RNG k-ε、SST k-ω、标准k-ω等4种湍流模型、3种网格划分方案及2种控制方程离散格式对圆形喷嘴射流流场特性进行数值模拟.研究结果表明:与标准k-ε、SST k-ω、标准k-ω三种湍流模型相比,RNG k-ε更能真实地反映圆形喷嘴射流流场特性;在网格划分方案的比较中,方案1所得的平均扭曲率最小,为0.187;对QUICK和二阶迎风格式两种控制方程离散格式的对比发现,二阶迎风格式所得到的轴向速度分布模拟结果更接近实验值.     

异形喷嘴内部流场的可视化研究

运用Fluent软件对圆形喷嘴、正三角形喷嘴和正方形喷嘴的内流场进行三维仿真模拟。仿真结果表明:喷嘴形状对喷嘴的内流场有较大影响,喷射速度呈现由几何中心向喷嘴壁面逐渐衰减的趋势;随着入口压力的增加,异形喷嘴轴心速度衰减比圆形喷嘴慢,正三角形喷嘴速度衰减最慢。     

PIV技术在喷气织机主喷嘴流场测量中的应用

将粒子图像测速(PIV)技术应用到喷气织机主喷嘴流场测试系统,对观测的粒子图进行处理得到主喷出口速度、矢量图、等速度场图、出口速度衰减图,经分析讨论,得到主喷嘴最大速度范围和速度衰减范围.实验结果揭示了主喷嘴流场分布情况,为数值模拟和进一步研究提供了参考.     

射流孔入射雷诺数对循环射流混合槽内流场特性影响研究

采用计算流体力学方法对循环射流混合槽内多孔耦合射流流动特性进行研究,分析射流轴截面内纵向速度分布、中心线速度衰减及其自相似性在不同射流孔入射雷诺数下的变化规律.结果表明:随着射流孔入射雷诺数的增大,三股射流在汇聚区相互卷吸与掺混,逐渐提升纵向速度,导致三股发展为两股射流;射流孔入射雷诺数的增大,减弱了射流中心线速度与初始速度比值的衰减趋势,同时增强了射流轴截面内纵向速度的自相似分布特性.     

射流陀螺流场的有限元分析

针对射流陀螺敏感元件内的流场进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内的流场分布。计算结果表明：由喷嘴喷出的射流柱呈喇叭状扩散,由出气孔排出时,射流流速衰减为喷嘴处流速的28．4％;出气孔截面气流最低流速为最高流速的19％;其余未经出气孔排出的部分滞留在敏感元件内形成了涡流。     

腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言,驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强;在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值,与加热面尺寸无关．     

基于CFD的微型拉伐尔喷嘴选型与扩张段长度仿真优化研究

毫米级微型拉伐尔喷嘴应用于微推进系统、超音速气流粉碎技术、激光切割等领域。确定微喷嘴基本参数后,根据可加工性要求,喷嘴选型和喷嘴扩张段长度直接影响到加工工艺难度,利用计算流体力学（computational fluid dynamics以下简称CFD）分析方法,对不同类型和不同扩张段长度的喷嘴进行流场仿真,确立了本研究微喷嘴的选型规则和最优扩张段长度。结果表明：二维轴对称喷嘴相比矩形截面喷嘴具有较大的出口速度,建议毫米级喷嘴选型时采用二维轴对称喷嘴;对不同扩张段长度的二维轴对称喷嘴的流场仿真分析,通过对比喷嘴出口中心速度、推力及效率,表明在本研究条件下扩张段长为3mm时是最优长度。CFD仿真分析方法可用于其它微型拉伐尔喷嘴的选型及扩张段长度的确定,研究有助于在保证喷嘴性能的前提下,降低喷嘴加工难度。     

掺气对射流轴线速度衰减影响的试验研究(“研究生论坛”稿件)

通过物理模型试验,采用CQY—Z8a型针式掺气流速仪测量了掺气射流的轴线速度,对不同条件下的掺气射流轴线速度衰减情况进行了对比研究,分析了入射水流速度、掺气浓度以及射流水股厚度对射流轴线速度衰减的影响,获得了掺气射流轴线速度衰减的变化规律。结果表明：在本试验条件下,射流轴线速度呈线性衰减;入射水流速度对射流轴线速度衰减基本没有影响,表现为不同入射水流速度时,各衰减趋势基本一致;掺气浓度越大,射流轴线速度衰减越快;射流水股厚度越小,射流轴线速度衰减越快。因此提高射流水体的掺气浓度,尽可能分散入水水体,可以加快射流轴线速度衰减,有效减弱射流对下游河床的冲刷。     

水力喷砂射孔喷嘴的数值模拟及试验研究

针对收缩型喷嘴内部结构长径比(直线段长度与直径的比值)严重影响出口射流的冲蚀性能这一关键问题,研究了喷嘴内部射流加速机理,得出长径比是影响喷嘴出口射流速度的最主要因素之一;针对工程中5吋套管常用喷嘴结构,选取不同喷嘴直径和直线段长度,利用FLUENT软件计算了35组模型(直线段长度为6~12 mm,直径为4~6 mm),结果表明:射流速度最大时喷嘴长径比存在一个最佳值,本次计算射流出口速度最大时长径比为1.8;实验室按照数值计算模型加工35个不同长径比喷嘴,利用粒子图像测速系统(PIV)进行非接触式试验,分析实验结果,揭示了长径比对喷嘴出口射流性能的影响规律,验证5吋套管常用喷嘴(总长度为17 mm、收缩角30°)出口射流最大时对应的长径比1.8,试验结果与数值模拟一致.