飞行器姿态控制用拉瓦尔喷管的流场分析

在一种利用喷气反作用力的飞行器姿态控制方法的基础上,建立拉瓦尔喷管的热力学和动力学模型,取得了拉瓦尔喷管内部速度场、压力场及温度场的分布规律。分析结果表明:喉部及初始扩张段气流的速度变化快,气体对壁面的冲刷严重,该部位可采用抗冲刷防护材料和工艺处理措施;在收缩段的喷管壁面处的压力高,喉部及初始扩张段壁面的压力变化剧烈,可采用强度较高的防护材料;气流经过拉瓦尔喷管过程中,温度不断降低,但壁面温度变化幅度不大,在喷管喉部处的温度快速下降且出现不均匀变化现象,可见喷管收敛段及喉部着重注意耐烧蚀防护处理。本文的理论结果和实验结果相符,研究结果可作为拉瓦尔喷管结构和工艺设计的理论依据。     

流化床撞击流气流粉碎机拉瓦尔喷管研究

流化床撞击流气流粉碎是对矿物进行超细粉碎的重要方法,喷管是其最关键部件之一.根据流体力学理论对流化床气流粉碎喷管进行了研究,提出了轴对称撞击流速度势函数表达式和喷管直径变化方程,并根据相关理论对超声速拉瓦尔喷管进行了设计和制造.实验证明,采用该喷管对煤进行超细粉碎,在喷管入口压力为0.7 Mpa～1.0 Mpa、转速分级轮转速＞2400r/min条件下,粉碎产品中以粒径小于2 μm的颗粒为主,对煤具有良好的超细粉碎效果.     

流化床撞击流气流粉碎机拉瓦尔喷管研究

流化床撞击流气流粉碎是对矿物进行超细粉碎的重要方法，喷管是其最关键部件之一。根据流体力学理论对流化床气流粉碎喷管进行了研究，提出了轴对称撞击流速度势函数表达式和喷管直径变化方程，并根据相关理论对超声速拉瓦尔喷管进行了设计和制造。实验证明，采用该喷管对煤进行超细粉碎，在喷管人口压力为0．7MPa～1．0MPa、转速分级轮转速〉2400r／min条件下，粉碎产品中以粒径小于2μm的颗粒为主，对煤具有良好的超细粉碎效果。     

JFC射流粉碎与分级设备

该设备将干燥无油的压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成超音速气流射入盛有物料的粉碎室,超音速射流喷出后,引导粉碎室内的物料高速运动,多股     

喷管高效膛口制退器对机枪射击性能的影响

在半开腔膛口制退器基础上进行改进,提出喷管高效膛口制退器的概念,在半开腔膛口制退器两侧引出可水平向后的拉瓦尔喷管,利用火药燃气通过喷管气流的反推作用达到减后坐效果,通过编程进行内弹道计算。运用刚柔耦合动力学理论,对安装喷管高效膛口制退器车载转管机枪系统建立动力学模型,进行动力学仿真计算。计算结果表明,安装喷管高效膛口制退器后,机枪后坐力、后坐位移、膛口角位移和弹丸出膛口时角位移均得到减小,提高了机枪的射击性能。     

基于叠加效应的拉瓦尔喷管结构参数优化设计分析

采用基于CFD-DEM耦合的数值模拟方法对拉瓦尔喷管进行结构优化分析，并利用基于四因素、三水平的正交试验法探讨了结构参数对拉瓦尔喷射器出口气压的影响。结果表明：基于叠加效应的喷射器有利于粉体被吸入喷射器；拉瓦尔喷管喉管越长、管径越窄，收缩管的锥角越小，扩张管的锥角越小，都将造成喷射器出口压力增大；拉瓦尔管的出口压力受喉管长度影响最大，其次是喉管管径，再次是收缩管的锥角，最后是扩张管的锥角；通过增加一级拉瓦尔喷管以及增加喉管长度，可以提高进料的流畅性，同时有助于粉料更远距离的输送。     

拉瓦尔喷管小推力测量系统数值计算研究

针对卫星姿态调节舱体上喷管的测力面位置问题,使用Fluent流体计算软件,采用有限体积法,根据挡板位置和入口总压,对拉瓦尔喷管及其延伸流场进行了仿真,对挡板对喷管及其延伸流场的影响进行了分析。对3种出口直径分别为5.1、3.6、2.3的拉瓦尔喷管进行了数值计算,其推力大小均在10 N以内。研究结果表明,当挡板固定不动时,喷管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的进出口压强比分别超过10、12、15时,挡板对喷管出口压强产生影响;当入口总压不变时,每类喷管都有相应挡板适合放置的位置区域,且不尽相同。     

翼面陀螺轮测速装置设计与应用研究

文中介绍了一种翼面陀螺轮测速装置,该装置由气路系统、测速单元、控制系统、吹气嘴和圆角机柜等部分组成,通过外部气源供气,可实现翼面陀螺轮超高速测试的要求,吹气嘴采用拉瓦尔喷管吹气带动陀螺轮转动,出口气流速度为常规吹气方式的3倍,扩大了产品测速范围,测速装置采用模块化设计,控制系统为PLC控制,可预先进行任务设置,可满足多种参数、多个产品同时测试的要求,为翼面陀螺轮测试的专用设备,而实际应用也佐证了设计的正确性。     

高速精密气浮主轴喷管模型计算与仿真分析

高速精密切削磨削加工是一种能实现高速、可靠运动的加工技术,它大大提高了主轴的切削速度和加工精度。随着高速精密加工技术的广泛普及和应用,高速精密主轴系统也得到了迅速的发展。主轴系统是高速精密加工技术的核心研究方向,其中驱动系统是主轴系统的重要组成部分,其对主轴的性能有着至关重要的影响,而驱动系统中关键零部件仍有较大改进空间。该文旨在探索采用气体作为动力源的驱动系统中,如何对喷管部分进行设计计算并通过仿真分析进行模拟研究,建立拉瓦尔喷管的数学模型,并通过适当的简化和合并,详细地给出了拉瓦尔喷管参数的计算方法,通过仿真验证设计的可行性,并分析了简化过程中存在的问题,为后续的工程实验和发展应用奠定了基础。     

热镀锌带钢干燥器的流场分析与结构改进

带钢干燥器在连续热镀锌带钢的生产中有重要应用。针对喷管单侧进气的传统干燥器(结构A)和喷管中间进气的改进干燥器(结构B),应用Realizable模型对二者内部流场进行了数值模拟分析。结果表明,结构A和结构B中喷缝流出气流速度的不断削弱会造成干燥箱内气流宏观的横向移动,其移动方向与喷管内速度衰减方向一致;较于结构A,结构B干燥箱内流场对称性有所改善,但能耗增加近31.0%,前端出口流量增加近12.9%.     

圆锥形喷嘴结构参数设计研究

为了获取圆锥形喷嘴结构参数与其工作性能的作用规律,建立了喷嘴内部流场的数值仿真模型.通过仿真研究获取了喷嘴结构参数与喷嘴内部射流特性的作用规律.仿真结果表明:喷嘴的收缩角α和长径比cp决定了喷嘴射流的最大出口速度和喷嘴出口射流速度在径向的变化幅值.随着α的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当α较小时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.当α较大时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.随着cp的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当cp较小时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.当cp较大时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.圆锥形喷嘴的最优结构参数为α=40°,cp=3.对不同α的喷嘴性能进行了实验测试,实验结果表明:当α =40°时,喷嘴产生的射流出口速度最大.     

基于自激振荡脉冲效应的雾化喷嘴出口流道空化特性研究

喷嘴结构及射流运动参数对液体空化流动状态有重要影响。基于空化泡溃灭的雾化机理和自激振荡脉冲喷嘴出口流道空化过程,分析空化效应对自激振荡脉冲射流雾化效果的影响。依据自激振荡脉冲雾化喷嘴结构,分析射流来流速度和脉动压力对喷嘴出口流道空化效应的影响,提出利用来流雷诺数和脉动特征值表征喷嘴出口流道空化程度,并根据自激振荡脉冲喷嘴有限元分析得到喷嘴出口流道较好空化状态的来流雷诺数和喷嘴腔室长径比。研究结果表明:当来流雷诺数在2.14×10~5~3.05×10~5内逐渐增大时,自激振荡脉冲雾化喷嘴出口流道液相体积分数先减小后增大,相应的空化程度先增大后减小。雷诺数在2.44×10~5~2.75×10~5内可以使喷嘴出口流道形成较好空化效应,尤其在2.44×10~5附近时喷嘴出口流道出现最好的空化状态;脉动特征值与喷嘴出口流道处脉动压力幅值差成正比,随着自激振荡脉冲雾化喷嘴腔室长径比增大,脉动压力幅值差值先减小后增大。当喷嘴腔室长径比为0.60~0.70时,喷嘴出口流道空化状态较好。计算结果为自激振荡脉冲射流雾化喷嘴设计提供了理论依据。     

基于CFD的圆柱形喷嘴设计

喷嘴是流体最后通道,起到最后加减速,控制雾化度、出口速度、喷射射程的关键部件.用三维数值分析软件对影响喷嘴喷射性能的各个参数进行定量的模拟分析,通过计算得出喷嘴出口速度,最后比较各个不同结构的喷嘴出口流速来确定最佳的喷嘴结构形式.得出喷嘴在收缩角度为12°～14°,喷嘴出口端与入口端直径比在0.5～0.6,出口整流段长...     

高压喷嘴几何参数对流场影响的数值模拟分析

为研究喷嘴内外部几何参数对内部流场形成的影响,在满足技术要求流量Q=0.13kg/s的情况下,分别改变喷嘴出口直径和出口圆柱段长度,用Fluent软件对圆喷嘴射流的速度变化特性进行数值模拟和分析。模拟发现,在出口直径d=0.9mm、出口圆柱段长度L=0.7mm时,速度最高;在出口直径d=1.2mm、出口圆柱段长度L=5.4mm时,出口截面速度分布最广,最为适宜枪外混合物料的喷涂操作。     

Numerical analysis of influence of cavitation characteristics in nozzle holes of curved diesel engines

By targeting at the high-pressure common rail nozzle of diesel engines, we put forward a curved nozzle structure, established six groups of nozzle models with different curvatures. By using the CFD software STAR-CCM+, based on the incompressible fluid volume function (VOF) multiphase flow model, applying the K-Epsilon two-layer turbulence model, combined with the Schnerr-Sauer cavitation model, we investigated the degree of influence of the curved nozzle on the cavitation characteristics in the nozzle hole. Cavitation at the inlet, middle and outlet of nozzles was observed under injection pressure of 50, 100 or 150 MPa. The effects of curvature on cavitation were analyzed in detail according to cavitation volume fraction, cavitation volume content, mass flow, turbulent kinetic energy and velocity coefficient. It was found the curved nozzle can significantly reduce the cavitation degree in the nozzle holes, and the larger nozzle bending led to a smaller cavitation degree in the holes. Meanwhile, the average turbulent kinetic energy increased obviously and the average velocity decreased in both the holes and outlet, but the mass flow did not change much.     

Optimization of a subsonic wind tunnel nozzle with low contraction ratio via ball-spine inverse design method

The goal of wind tunnel design is to generate a uniform air flow with minimum turbulence intensity and low flow angle. The nozzle is the main component of wind tunnels to create a uniform flow with minimal turbulence. Pressure distribution along nozzle walls directly affects the boundary layer thickness, pressure losses and non-uniformity of flow velocity through the test section. Although reduction of flow turbulences and non-uniformity through the test section can be carried out by nozzles with high contraction ratio, it increases the construction cost of the wind tunnel. For decreasing the construction cost of nozzle with constant test section size and mass flow rate, the contraction ratio and length of nozzle should be decreased; that causes the non-uniformity of outlet velocity to increase. In this study, first, three types of nozzle are numerically investigated to compare their performance. Then, Sargison nozzle with contraction ratio of 12.25 and length of 7 m is scaled down to decrease its weight and construction cost. Having scaled and changed to a nozzle with contraction ratio of 9 and length of 5 m, its numerical solution reveals that the non-uniformity of outlet velocity increases by 21%. By using the Ballspine inverse design method, the pressure distribution of the original Sargison nozzle is first scaled and set as the target pressure of the scaled down nozzle and geometry correction is done. Having reached the target nozzle, numerical solution of flow inside the optimized nozzle shows that the non-uniformity just increases by 5% in comparison with the original Sargison nozzle.     

Numerical simulation ultrahigh waterjet (WJ) flow field with the high-frequency velocity vibration at the nozzle inlet

This paper presents an investigation of ultrahigh pressure waterjet (WJ) flow field with the high-frequency velocity vibration at the nozzle inlet by computational fluid dynamics method. The velocity field of the flow inside the WJ nozzle is obtained. The influence of vibration parameters, such as amplitude and frequency on the flow field are studied. The results of investigation indicate that the flow velocity at the WJ nozzle outlet has almost the same vibrating type with the inlet velocity vibration. During a vibration cycle, the velocity field of the flow is changing greatly. The serials value of the vibration frequency and amplitude are taken to test their influence on the flow field. The simulation results show that the flow field also changes greatly with the different frequency and amplitude. Based on the obtained results, the mechanism of system pressure vibration influence on the water jet flow field inside the WJ nozzle is obtained, and a new method is provided to optimize the machining process with the aim to improve the machine efficiency and surface quality of the work piece.     

淹没环境下高压水射流喷嘴的结构优化

为提高高压水射流在辅助大型沉井沉降施工中的效率,对水射流关键元件喷嘴进行选型和结构优化,要求射流具备高能量、低衰减特性。从4类回转形喷嘴中优选速度衰减小的喷嘴,确定合理的速度衰减研究指标,再结合尺寸参数设计正交实验,利用回归分析建立预测模型,可以确定各个尺寸参数对速度指标的影响程度。由高压泵站输入压力和流量确定喷嘴的最大直径,再由预测模型确定最佳喷嘴是出口直径2.8 mm、入口直径5.26 mm、收缩角为12.3°的锥形喷嘴。     

某旋流式燃油喷嘴流场分析

旋流式喷嘴是航空发动机进油系统和实现燃油雾化的重要部件。为了探究一种旋流式喷嘴的雾化角度,文章介绍了一种旋流式喷嘴的结构特点和工作原理,运用VOF两相流方法与Realizable k-ε模型模对喷嘴的内外部流场进行数值模拟。结果显示:数值仿真可以较好的模拟喷嘴的雾化特性,随着供油压力增大,喷嘴出口流量和速度均增大,燃油喷射速度沿轴线中心对称分布,在靠近中心轴线处有锥形空气回流,空气回流速度随供油压力的增大而增大。8种不同压力下的结果表明,雾化角度随进出口压差的增加而增大,供油压力0.3MPa时的雾化锥角为70.2°,是满足喷嘴工况条件的适宜供油压力。     

基于Fluent的高压喷嘴射流的数值模拟

研究收缩型喷嘴在初始压力为100 MPa,出口直径为1 mm的情况下喷嘴流场的速度、压力、湍动能等物理量的分布规律。选择不可压Reynolds方程作为动量方程,利用Fluent的SIMPLEC算法进行求解,对收缩型喷嘴射流进行数值模拟。结果表明:流体速度在喷嘴收缩段迅速增加,在离开喷嘴后出现等速流核区;流体动压在喷嘴收缩段增长快速,在等速流核区保持不变;仿真结果与理论推导相符合。