新型高压电-气伺服阀阀口气体射流数值研究

提出一种新型音圈马达直接驱动滑阀式单级高压电-气伺服阀,针对其工作特点及阀芯受力情况,研究高压气体流经伺服阀阀口时气体射流角。在高压电-气伺服阀中阀口上下游压力比达到临界状态时,高压气体流经较小阀口时流速可达到声速,此时高压、高速气流产生的稳态气动力不容忽视,成为影响音圈马达直接驱动滑阀式单级高压电-气伺服阀控制精度及响应特性的重要干扰力。基于气体射流理论采用计算流体动力学方法对高压电-气伺服阀内部流场进行数值模拟,分析不同阀口开度对应的射流角大小,得出高压电-气伺服阀在不同阀口开度时射流角有较大差异,小阀口开度时射流角大于69°,当阀口开度达到设计最大开度时射流角接近69°,但伺服阀在精密控制系统中主要工作在零位附近,此时阀口开度较小,因此不同开度对应稳态气动力均采用射流角为69°的经典理论计算会产生较大误差。关于阀口射流角的数值研究可为高压气动伺服阀的研制及高压气动技术的发展提供一定的理论基础。     

旋转盘附近加热表面的射流冲击传热研究

采用数值计算方法模拟磨削工件表面的射流冲击对流换热过程,对不同旋转速度和旋转方向下,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用进行了研究分析。在转盘诱导的气旋流动影响下,冲击射流向转盘和加热表面之间区域的侵入能力受到抑制,但气旋流动与射流冲击的耦合作用均使得加热表面的对流换热能力相对圆盘静止时得到增强;盘缘在射流冲击喷嘴附近的切向速度与射流冲击方向协调时,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用有利于改善磨削弧区的对流换热,随着转盘旋转速度的增加,其强化对流换热的效果更显著。     

斜射流对壁面传热特性影响的仿真分析

冲击射流是一种传热效率极高的方式,采用数值分析方法模拟了单束射流不同倾角条件下的冲击冷却过程,定量讨论了射流流场对壁面传热特性的影响,发现射流流速与滞止区和壁面射流区的传热性能具有强相关性.为此设计了组合式射流冲击冷却模型,仿真验证发现,在多喷嘴协同作用下,组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率...     

超高压水射流中空化现象对轮胎破碎作用研究

为了探讨超高压水射流破碎轮胎过程中,冲击波和微射流的作用机理,基于FLUENT软件环境,采用VOF模型求解Navier-Stokes方程,数值模拟了近壁面的空泡溃灭过程,结果表明,射流冲击物面时,空泡溃灭产生的压力脉冲远大于微射流产生的冲击压力。结合超高压水射流破碎轮胎试验,通过对胎面胶的切槽断面形貌进行观察,研究了微射流和冲击波对橡胶材料的破坏作用,认为橡胶材料在受到空化作用破坏时,表现出明显的冲击脆化现象,微射流在材料壁面冲击出边缘齐整的针孔状形貌,冲击波引发材料产生拉伸破坏。     

冰粒气射流喷丸喷头流场数值模拟

基于射流的湍动特性,应用FLUENT对冰粒气射流喷头内流进行数值模拟。分析了射流压力对内流连续相轴向速度和轴向动压强及射流压力和粒径对弹丸轴向速度的影响。结果表明,当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向动压强也随着增大;当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向速度也随着增大;粒子速度随着射流压力的增大呈现先增大后减小的趋势,随着粒径的增大呈现减小的趋势,但最大值均出现在磨料喷嘴出口处。     

多孔式合成射流压电风扇仿真分析与试验

为了提高压电气体驱动器的气体驱动能力，设计了一种利用压电换能器激励空气质点振荡并形成气体射流的多孔压电风扇，并从仿真与试验两个方面对多孔压电风扇的工作特性进行了研究。通过FLUENT流场仿真分析得到了不同射流孔布置密度下多孔压电风扇的气体驱动规律，采用多个射流孔可以提高压电换能器的能量利用效率和改善多孔压电风扇的气体驱动性能。设计制作了样机并进行试验测试。试验结果表明，将射流孔布置在中心时单孔压电风扇的气体驱动性能最佳；采用多个射流孔可以提高压电换能器的能量利用效率，且存在最佳的射流孔布置密度；当驱动电压V_pp为90 V时，试验测得89孔多孔压电风扇驱动气体流速达到4.7 m/s。     

气辅式多射流纳米颗粒高效静电雾化喷射

研究了一种带辅助气体的新型纳米颗粒多射流高效雾化喷射技术。开发了带有辅助气流的多喷嘴静电雾化喷头,引导辅助气体均匀分布于各喷嘴四周形成稳定鞘层气流,从而对带电雾化射流产生拉伸与约束作用,而形成的鞘层气流降低了表面电荷密度,克服了带电喷嘴间的电场干扰,实现了多雾化射流的稳定、持续喷射。研究了静电雾化多射流的喷射、沉积行为,分析了辅助气体供气压强对射流喷射临界启动电压和纳米颗粒均匀性的影响规律。实验结果显示:辅助鞘层气流降低了射流喷射临界启动电压和雾化颗粒直径,提升了雾化纳米颗粒的均匀性。辅助气体供气压强从0kPa增加到50kPa时,雾化多射流喷射临界启动电压从4.9kV降低至2.8kV,纳米颗粒平均直径从845.267nm下降至528.06nm。结果表明:鞘层气流的引入为纳米颗粒的多射流、快速喷射提供了一种有效的技术手段,有助于推动静电雾化技术的应用发展。     

音波管长度对射流振荡器性能的影响

为了研究音波管长度对射流振荡器振荡性能及激励响应特性的影响,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)数值模拟的方法,在不同操作参数下对优化结构进行对比分析.结果表明,射流振荡频率和射流附壁切换周期都随着音波管长度的增加而减小,且当音波管长度相同时,在大膨胀比下和大操作压...     

冲击射流及其强化换热的研究进展

介绍了冲击射流的特点,对国内外冲击射流换热的实验研究和数值模拟研究的发展和现状进行了较为详细的综合论述。     

高压气体微孔射流对堆积粉料的破散性试验研究

针对堆积粉料的破散性问题,在设计和构建高压气体射流冲击试验装置的基础上,开展了射流形态、射流喷距和射流冲击实验,探讨了射流压强、喷距、时间、喷嘴形式及喷嘴个数对堆积粉料的破散效果。试验结果表明,当微孔喷嘴直径为0.5 mm时,相同条件下9孔喷嘴的冲击坑体积约为单孔喷嘴的5倍、穿透深度约为单孔的1.5倍。在综合考虑冲击性能、经济成本等因素时,对于孔径为0.5 mm的单孔喷嘴,其最佳工艺参数为喷距20 mm、压强0.5 MPa;最后采用Fluent模拟了单孔喷嘴的冲击过程,得到的仿真结果与实验结果两者之间非常吻合。     

纯水射流流场分布及冲击换热数值模拟研究

纯水射流冲击换热过程是自由水射流对固体壁面的冲击,由于水流直接冲击被冷却的表面,喷射距离短且被冲击的表面上的对流边界层薄,从而使冲击区域产生很强的对流换热效果。首先对纯水射流流场分布进行分析,然后基于Fluent软件对不同参数下的射流冲击区域的对流换热过程建立射流冲击换热模型进行有限元仿真,系统地分析了射流水的射流速度、射流角度和喷嘴直径对纯水射流冲击换热过程的影响。结果表明:纯水射流流场一般分为自由射流区、滞止区和壁面射流区;随着射流速度的增大、射流角度的减小和喷嘴直径的增大,对流换热系数的数值增大,对流换热性能增强。     

磨料射流冲击割缝岩石性能影响因素分析

为研究前混合磨料射流冲击割缝岩石性能,将两相随机混合的光滑粒子用于模拟磨料射流,基于RHT（Riedel Hiermaier Thoma）本构模型建立了岩石割缝流固耦合数值模型。模拟和实验岩石割缝深度随射流横移速度变化规律一致,建立了数值模拟和实验磨料射流横移速度关系。岩石割缝位置中心和边缘的岩石单元损伤失效速率不同,分别呈现瞬时损伤失效和多次阶跃累积损伤特征。磨料颗粒冲击岩石概率与磨料射流浓度有关,当磨料浓度小于10%时,岩石割缝深度上升较快。岩石割缝深度随射流直径增大呈指数上升并趋于不变,后侧磨料颗粒冲击岩石作用随射流直径增大而减弱,当射流直径大于1.2 mm以后,岩石割缝深度均近似等于6.3 mm。岩石割缝深度随射流压力总体呈上升趋势,但在15 MPa~35 MPa压力范围内,磨料射流割缝岩石深度增大速率相对较低。该研究结果对前混合磨料射流横移速度、浓度、压力和直径等参数选择具有重要的指导作用。     

多孔式射流钻头流场数值模拟研究

多孔式射流钻头是应用于径向水平井技术的一种新型射流钻头。本文建立了多孔式射流钻头流场计算模型,采用RNGk-ε湍流模型进行数值计算,分析了射流钻头内外不同区域的流场分布情况和局部流动特性。模拟计算结果表明:多孔式射流钻头有效扩大了井底冲击区,有利于扩大成孔直径;反向射流冲刷井壁,可以进一步扩大孔径,其反推力平衡了正向射流的反推力,有利于轨迹控制;反向射流的附壁作用,增大了喷嘴局部阻力系数。射流钻头入口及环空的压力和流量的数值模拟结果与试验测试结果一致。     

纯水射流冲击性能的CFD建模与仿真分析

分析了超高压纯水射流剥离冲击机理,提出了一种超高压纯水射流冲击的流体模拟方法,建立了纯水射流冲击的数学模型,模拟了纯水射流冲击速度场.试验与仿真对比表明:仿真模型可靠.射流压力仿真分析表明:射流冲击产生一个能量大且集中的速度核,具有较大的冲击能力,射流压力对射流冲击性能影响较大.     

水下冲击射流振翅摆动的频率特性

为了研究振翅冲击形态下水下冲击射流的频率特性,采用自由能格子Boltzmann方法对一定水深条件下的平面冲击射流流场进行了数值模拟,验证了水下冲击射流除存在稳定冲击运动形态外还存在一种新的振翅冲击运动形态.对振翅冲击射流流场内特定位置上变量的频谱分析表明:横向速度u和自由界面做周期性变化,两者频率相同;在中心轴线上,流向速度频率是横向流动速度频率的两倍.同时,与稳定冲击形态下的射流相比,振翅冲击形态下射流中心轴线速度衰减加快.     

轻小型射流式自吸喷灌泵设计与研究

论述轻小型射流式自吸喷灌泵的结构原理：在压水室内的第6断面处设有回流孔、碟阀、射流器系统，与吸入口形成液体自循环。泵运转时，部分液体高速射向吸入口，射流的作用使进口管路产生真空，这样反复循环，直至进口管路的空气被吸尽，喷灌泵完成自吸过程并出水，压水室内的压力达到设计压力，阀门自动关闭，射流器回路系统停止工作，离心泵正常运行。此泵效率比传统自吸喷灌泵提高了3％～5％。文中给出不同喷嘴直径对自吸性能影响的对比，列出泵性能试验结果。     

脉冲液气射流泵内部流场的数值模拟

脉冲射流相对于恒定射流可较大程度提高液气射流泵效率,利用计算流体力学软件FLUENT对脉冲液气射流泵内部流场进行数值模拟和分析.首先研究在脉冲射流情况下,停止工作射流后液气射流泵内部流场的状况：然后对相同工作条件、不同脉冲频率下的液气射流泵进行数值模拟,并研究分析各个脉冲频率下液气射流泵效率,得出最佳工作频率.     

并联杆式射流侵彻混凝土靶板的数值模拟分析

随着现代战场的变化,根据混凝土毁伤目标的需要,提出了一种新型并联装药结构,其侵彻体冲击钢筋混凝土目标时既要有较高的穿深力,又要有足够大的穿孔直径,使两者兼顾,才能为后级随进弹创造条件.结合杆式射流的特点提出了一种新型并联装药结构,并用有限元LS-DYNA软件对杆式射流侵彻混凝土的过程进行了数值模拟.结果表明这种并联杆式...     

环形水气自振射流泵基本性能及频率数值分析

针对水气两相射流泵传能效率较低,吸气残压过大的问题,结合环形射流和自激振荡射流的优点,提出环形水气自激振荡脉冲射流的概念。以环形射流理论为基础,推导了混合相界面上的连续性方程和动量方程。采用Realizable k-ε紊流模型和欧拉多相流模型对环形水气自激振荡脉冲射流流场分别进行了定常和非定常数值模拟。计算了环形水气自激振荡射流泵的流量比q、压力比h和效率η等性能参数。对下喷嘴处的流体平均速度进行了非定常模拟计算。对下喷嘴处混合相瞬时速度脉冲进行了频率分析。与普通环形水气射流相比,环形自激振荡射流对气体的卷吸作用能力得到增强,且下喷嘴处的混合相瞬时速度值具有显著的脉冲主频。     

药型罩加工误差对射流性能影响的数值模拟

为了研究药型罩加工误差对射流性能的影响,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对不同加工误差的药型罩形成射流过程分别进行数值模拟和对比分析。模拟结果表明加工误差对药型罩所形成的射流具有一定的影响,降低加工误差,可以增强射流性能稳定性,提高破甲威力水平。