多种后混合磨料水射流喷嘴的数值模拟及分析比较

针对传统的后混合磨料水射流喷嘴中的磨料与水混合均匀性差,磨料射流能量低的问题。本文基于CFD欧拉多相流模型,利用Fluent软件对比磨料侧进式喷嘴、磨料中进式喷嘴以及改进的磨料中进式喷嘴在相同边界条件下计算得到的内外流场结果。分析结果表明:磨料侧进式喷嘴的磨料主要分布在速度较低的区域,未能进入高速水流内部,导致喷嘴内外流场的中心位置磨料射流能量低,磨料与水混合均匀性差;磨料中进式喷嘴很好的解决了磨料不能进入高速水流内部的问题,磨料体积分数和磨料速度从中心向外逐渐减小,射流效果明显改善;改进的磨料中进式喷嘴减小了高速水流在原磨料中进式喷嘴混合腔内的碰撞损耗,磨料在外流场的速度及动能都有一定提高。

一种新型磨料射流除鳞喷头内外流场的数值模拟及实验研究

为了加强磨料颗粒流在工业除鳞上的作用效果,提出一种新型磨料射流除鳞喷头,并在额定工况条件下进行数值模拟,得到了6组不同靶距下的外流场数值结果。结果表明:该新型磨料射流除鳞喷头在外流场的磨料颗粒主要集中于靶面中心区域,磨料颗粒流沿靶面各方向的速度梯度变化较小,速度大小分布较均匀,喷头有较好的除鳞效果,且拟合的磨料颗粒流在外流场的有效除鳞宽度随喷头靶距变化的经验公式结果也与实验结果基本吻合。该新型喷头及相关结果可为磨料射流除鳞喷头的选型及优化设计提供一定的参考及理论支撑。

管道对称性对后混合磨料水射流喷嘴流场的影响

为了研究磨料管道的对称性对后混合磨料水射流的混合效果及射流速度的影响,通过改变磨料管道的对称性,设计了4组(单喷嘴、1组对称、2组对称、环形)磨料管道对称性不同、其余参数均相同的后混合喷嘴,并在相同的流场边界条件下对其进行了模拟分析。结果表明:磨料管道非对称喷嘴的磨料混合效果最差,磨料集中偏向于磨料来流侧,高速水流的能量损失较大;磨料管对称型喷嘴明显改善了磨料与高速水流的混合均匀性和提高了磨料水射流的流速,沿中轴线的最大水射流速度分别是非对称型喷嘴的1.1倍,1.2倍,1.3倍左右,在距喷嘴出口4 mm截面的磨料水射流平均速度是非对称型喷嘴的1.20倍,1.27倍,1.29倍左右。该仿真计算结果可较好地为喷嘴的设计和加工提供理论参考。