切焦器喷嘴结构的数值仿真优化

喷嘴是切焦器的核心元件,对水射流切焦有着至关重要的作用,利用Fluent软件,采用Realizable k-ε模型和VOF模型,通过数值模拟对比了锥直型喷嘴、三次函数型喷嘴、圆弧型喷嘴等3种不同结构喷嘴射流流场分布,发现圆弧型喷嘴相较于锥直型喷嘴和三次函数型喷嘴具有较高的射流出口速度、较好的集束性。圆弧型喷嘴的收缩比在10~16、长径比在2.5~3.5,具有较好的射流性能。靶矩大于150倍喷嘴直径时,射流速度衰减速度迅速增加不利于切焦,无因次壁面压力随着喷射角度的增加而先增加后降低,喷射角度为10°时无因次壁面最大。