超高压水射流喷头水动力特性研究

基于对超高压水射流喷头的外部参数定量化分析,给出关于射流核心参数的优选方法,旨在提高水射流效率。首先,根据超高压水射流除锈喷嘴的工作特点,考虑到水的压缩性和空化效应,建立单束定冲角、多束旋转喷头的三维数值模型,通过改变靶距、入射角度、转速等外部特征参数,实施了超高压水射流除锈喷头水动力性能模拟研究。然后,重点分析单束定冲角喷嘴靶距、入射角度对靶面剪切应力、打击压强分布的影响,以及射流等速核长度与最佳射流靶距的关系。发现当靶距等于喷嘴射流等速核长度时,壁面剪切应力达到最佳水平。此外,通过分析高速旋转射流卷吸效应、靶面水垫作用对靶面所受剪切应力、打击压强分布的影响,得到最佳转速范围和对应线速度。初步阐明了射流冲击剥离的机理、单束定冲角以及多束旋转射流的特征参数对射流效果的影响,可为超高压除锈喷头的设计、装配提供参考。

靶距与冲击角对超高压水射流喷嘴水动力学性能影响的研究

超高压水射流除锈是一种环保高效的除锈技术,具有能耗低、污染小、效率高等优势,在修造船行业逐渐普及应用。基于CFD(computational fluid dynamics)技术,结合空化、多相流等多种模型,同时考虑液体的可压缩性,实施了超高压水射流除锈喷嘴三维仿真计算。将靶面剪切应力和打击压强分布作为重要参量,开展不同靶距和冲击角对超高压水射流动力学性能影响的分析,阐明了靶面最大剪切应力、打击压强分布规律与靶距和冲击角的关系,得出最佳冲击角范围为10°-16°,对应的最佳靶距为20倍-30倍的喷嘴直径。相关研究为超高压水射流除锈喷嘴喷射参数设计提供相应参考。