扇形喷嘴的低压射流特性研究

扇形喷嘴广泛应用于清洗设备中,具有清洗范围大的特点。利用Fluent软件解析扇形喷嘴的射流速度,打击力及流量特性,可以直观认识和分析扇形喷嘴的清洗性能。仿真结果表明:随着扇形喷嘴V形切槽相对偏移量增大,打击力降低;随着切槽半角的增大,清洗打击能力增加。仿真结果对于扇形喷嘴的设计和选取提供了参考。     

扇形喷嘴的射流特性研究

利用Fluent软件对扇形喷嘴流场进行了可视化仿真,分析计算了冲洗压力对射流性能的影响,并且分析了打击距离和打击角度对清洗效果的影响,从而有助于确定更为合理的射流参数。结果表明:随着入口压力的增大,流量和打击力都显著增加;对某一特定规格的喷嘴而言,打击角度为15°时较为合适。     

冷喷涂工艺中射流过程的数值模拟研究

在冷喷涂材料表面改性技术研究中，喷嘴出口的超音速气流射流流场直接影响喷涂的效果和喷涂质量，故喷嘴出口后射流的流场数值计算分析非常重要。通过对数学模型的工程简化，完成气相射流流场的数值模拟，给出了可压缩气体压力、温度和速度分布，根据计算结果，完成对实验的优化设计。     

冷喷涂超音速自由射流流场数值分析

针对冷喷涂技术,喷管内部及出口后的超音速射流流场直接影响喷涂效果,所以对该流场进行研究十分重要.通过建立二维数学模型,采用有限体积法离散控制方程,用simple算法处理压力与速度之间的耦合,对可压缩气体超音速射流流场进行数值模拟分析.获得了气体压力、速度和温度等的分布,分析了激波对流场的影响.比较了不同的入口参数及激波的存在对流场产生的影响.在工程应用中,应该利用膨胀波引起的加速,减小甚至避免激波引起的减速.     

多喷嘴射流泵流场的数值模拟与PIV测量

为研究多喷嘴射流泵性能和内部流场特征,设计了不同结构的多喷嘴射流泵试验模型.采用k-ε湍流模型和壁面函数法对不同参数下的多喷嘴射流泵进行了数值模拟,模拟结果表明,喷嘴数和喷嘴角度及喉嘴距对射流泵工作性能影响较大;在吸入室及喉管入口处湍动能较大.利用PIV系统对不同结构射流泵内部流场进行了三维测量,获得了射流泵对称面流场的速度矢量和湍动能等值线图.试验结果表明,其速度梯度衰减得愈快,工作流体和被吸流体混合距离越短.验证了多喷嘴射流泵可缩短喉管长度.测量结果证明数值模拟的正确性,为多喷嘴射流泵理论研究和合理设计提供了理论依据.     

喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及基板最佳位置影响的数值分析

冷喷涂过程中,喷嘴出口后射流流场的波系结构对粒子冲击基板时的速度有很大影响.利用CFD软件Fluent对不同出口直径的喷嘴后单相自由射流和两相冲击射流流场进行了模拟计算.结果表明,喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及粒子冲击速度会产生一定的影响;在喷嘴出口与基板之间存在一个最佳距离使得粒子能够获得较大的冲击速度,该最佳距离会随喷嘴出口直径的增加而线性增加.     

空化射流角型喷嘴内流场的数值模拟

建立了角型喷嘴物理模型。基于FLUENT软件,采用混合模型、空化模型和RNG k-ε紊流模型对空化射流喷嘴内流场进行数值模拟。以径向线上蒸汽体积分数分布、轴线上蒸汽体积分数分布和速度分布为判断角型喷嘴产生的空化射流空化程度的依据,分析圆柱段直径、入口压力、出口压力对射流空化程度的影响规律。模拟结果表明:圆柱段直径的最佳初始值为1 mm;增大入口压力可以提高射流空化程度,但随着出口压力的增大,又会抑制喷嘴内空化的初生并降低出口速度,不利于射流空化程度的提高。     

扇形雾化喷嘴的射流传热实验研究

喷雾射流冷却是一种极为有效的强化传热的方法,在工业生产中有着广泛的应用。以钢板为研究对象,采用扇形喷嘴对钢板分别进行了气、水的单相介质传热和气水两相介质传热的实验研究。在气压与水压比pa/pw≤2.0的条件范围内,详细讨论了液相流量和气相流量对钢板冷却速度的影响,并通过理论分析和实验数据说明了喷雾冷却速度的变化规律。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

喷嘴下游形状对冷喷涂粒子加速行为影响的数值模拟研究

目的 冷喷涂过程中喷嘴内流道关键尺寸是影响粒子加速的重要因素。虽然喷嘴下游长度与扩张比是喷嘴的2个最重要参量,但目前对喷嘴优化设计的研究仍有深入空间,比如喷嘴下游形状。方法 本文利用计算流体动力学的软件ANSYS/Fluent进行数值模拟研究,在与传统锥形下游相比较后,设计了钟形下游与喇叭形下游喷嘴。同时研究了喷嘴下游形状对气流与粒子加速行为的影响。结果 对于钟形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后迅速增加到较高数值,随后变化缓慢;对于喇叭形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后先增加缓慢,直至截面积开始快速增加时,气流速度迅速增加;喷嘴下游形状对粒子撞击基板时的速度有一定影响,且随着喷嘴下游长度和粉末粒度的变化而改变。对于Cu粉,当为下游100 mm短喷嘴时,锥形下游喷嘴对10~20 μm的粒子加速效果最好。当粉末在20 μm以上时,喇叭形下游喷嘴的加速效果最好。对于下游220 mm长喷嘴,钟形下游喷嘴对10~30 μm的粒子加速效果最好。当粉末在30 μm以上时,锥形下游喷嘴的加速效果最好。对于Al粉,当为下游220 mm长喷嘴时,钟形下游喷嘴对10~50 μm的粒子加速效果最好,喇叭形下游喷嘴加速效果最差。结论 冷喷涂喷嘴下游形状对气体与粒子加速有显著的影响。     

空气射流喷嘴结构优化与破拱试验研究

为快速有效冲击破坏料仓出口上方形成的料拱,设计出一种能形成高速空气射流的收缩-扩张喷嘴。为探究喷嘴结构参数对空气射流速度的影响,采用正交试验与CFD数值模拟相结合的方法,优选出收缩段锥度60°、喉部直径2 mm、入口直径12 mm的喷嘴,并对其进行射流速度测试,测试结果与数值模拟结果的平均相对误差为4.8%。最后通过实验验证了空气射流冲击流化结拱粉体的有效性和快速性,并利用Fluent分析了射流冲击渗透粉体的区域,模拟结果与实验结果一致,揭示了空气射流与粉体颗粒相互作用的过程机制,为料仓破拱时合理布置射流喷嘴提供理论指导。     

扇形喷嘴的雾化特性研究

在实验室利用Helos KF颗粒度测试仪进行了扇形喷嘴的喷雾颗粒度与喷射角度、喷雾压力和等效孔径之间关系的研究, 结果表明扇形喷嘴随着喷雾角度和喷雾压力的增大,喷雾颗粒度减小;等效孔径的增大,喷雾颗粒度增大,为连铸喷嘴的选型提供依据。     

水射流切割喷嘴结构参数数值模拟优化

应用FLUENT模拟软件对影响喷嘴射流切割特性的喷嘴圆锥段收缩角、圆柱段出口直径及长径比进行了数值模拟研究。结果表明：出口直径为2 mm、长径比为2、收缩角为10°的喷嘴轴向速度和射流冲击能量最大,切割能力最好;射流轴向速度在喷嘴圆锥收缩段急剧增加,在圆柱段先增加后减小;射流冲击切割能量的最大值不是分布在冲击面上喷嘴对应的轴心处,而是在其半径方向的某一圆周上。     

浸入式水口预热温度场的数值模拟

运用流体分析软件CFX对抽风热空气式预热烘烤方式进行了瞬态数值模拟,求解后得出了两种装置下浸入式水口预热后的温度场云图以及水口的温度变化曲线,并对两种装置预热后水口的温度场进行了比较和分析。小型装置的热空气流量增加0.16 kg/s时,水口颈部内外壁的温度可上升到802℃和831℃,最低温度为753℃,最高温度为996℃,比原有装置的水口温度提高了85℃。结果表明,缩小烘烤箱的尺寸,加大热空气的流量,可以有效地提高水口的预热温度,改善水口颈部的温度梯度。     

SV型手腕6R喷涂机器人运动学算法研究

运用分离常量及矩阵求逆的方法,研究了新型的SV(stereo-vertical)型手腕6R喷涂机器人的逆运动学算法,求出精确数值解析解。对于一个末端矩阵,可求得16组逆解。基于QT平台,结合QML关键技术及CS设计模式,设计了一套喷涂机器人的离线编程仿真系统,通过实现轨迹精确控制,验证了该算法。结果表明,该算法求解正确,精度高。     

叶栅型气动喷嘴三维流场数值模拟

介绍了叶栅型喷嘴的基本结构,对三维可压射流的控制方程和Spalart-Allmaras湍流模型进行了分析,利用有限体积法对可压缩的N-S方程进行离散,对叶栅型喷嘴内的三维流场进行了数值模拟.对喷嘴内气压的变化、气流的速度矢量分布以及马赫数分布情况进行了可视化处理,讨论了喷嘴流道几何结构对流场的影响,以及供气压力的变化对喷嘴流量和出口速度的影响.同时,通过实验测量了喷嘴流量,实验结果与数值模拟的结果一致.对喷嘴三维流场数值模拟为喷嘴的设计和优化提供了理论依据,有效地缩短了设计周期.     

一种污水灌溉喷头流道的数值模拟及结构优化

喷头是喷灌系统的重要组成部分,喷头内流道的能量损失直接影响到整个喷灌系统的喷洒质量。通过三维软件UG建立了喷头内流道的二维片体CFD模型,并以Fluent软件为平台,运用N-S方程和k-ε方程对喷头内流道的速度、压力、湍流动能等做了两相流数值模拟计算,计算结果表明:传统摇臂式喷头内流道中存在速度旋流、压力损耗与湍流动能突变等缺陷,能量损失较大。根据此仿真结果,对喷头流道的结构作了相应的优化,优化后的喷头流道速度旋流、压力损耗与湍流动能突变等缺陷得到明显的改善,能量损失减小。表明采用CFD方法能较好地模拟流道内部流动情况,为喷头流道结构的优化提供参考。     

工业机器人电气控制柜的热流场分析

针对通用工业机器人电气控制柜(简称电柜)热特性、噪声问题,采用Fluent建立了电气控制柜的热流场仿真模型,基于质量加权平均法将电柜内多材料构成的电子器件等效为单一材料的电子器件。同时建立了机器人电柜的热环境防护设计流程且通过试验验证了其有效性。利用计算流体力学(CFD)方法分析了电柜热流场特性,结果表明:强制风扇冷却中鼓风冷却方式的冷却效果优于抽风冷却方式;当风扇风速提高后,电柜内各热源的温度持续降低但其整机辐射噪声增大,即存在降温效果和噪声辐射最佳的风扇风速区。