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1、低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究第31卷第2期2010年4月华北水利水电学院学报JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower文章编号:1002—5634(2010)02—0047—05低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究高传
2、昌,雷霆,王好锋,陈艳(华北水利水电学院,河南郑州450011)摘要:通过试验对低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置主要性能参数(结构参数和运行参数)进行了系统研究,得出了低压大流量白激式脉冲射流装置最佳结构参数和运行参数的范围,设计的高性能自吸气式自激脉冲射流喷嘴装置在淹没条件下能够有效提高射流打击力.关键词:低压大流量;自激;脉冲射流喷嘴;最佳结构参数中图分类号:THI37文献标识码:A自激式脉冲射流是流体在合适的流体结构中产生自激振荡,将射流的初始式反馈,放大,使持续作用能量转化为间断作用能量,在这一过程中流体能量得到聚集,然后间断性释放出来,形成瞬时能量比连续射流能量高几
3、倍的脉冲射流¨.其原理为:当一股射流或剪切流向下游流动时,射流中一定频率范围内的涡量扰动得到放大,在剪切层中形成一连串离散涡环.当其到达碰撞壁并与之相互作用时,在碰撞区产生压力振荡波,该波向上游传播,又诱发新的涡量脉动.若分离区的压力脉动相互为反相,就会形成涡量扰动一放大一新的涡量脉动产生的循环过程.该过程不断重复形成强烈的自激式脉冲射流.自激式脉冲射流装置具有结构简单,体积小,无附加外驱动机构和成本低等优点,被认为是一种很有发展前景的射流装置.国内外学者大多从自激式脉冲射流发生机理方面进行探讨和研究,而从自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数方面研究主要局限于高压小流量方面,对于低
4、压大流量方面,很少有报道.图1为自激式脉冲射流喷嘴装置结构简图,图中z,为上喷嘴入口前直管段长度,z为下喷嘴长度,d为上喷嘴直径,d:下喷嘴直径,D为自激式腔腔径,￡为自激式腔腔长,利用流体机械内部流动测量技术试验研究低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置结构参数和运行参数对脉冲射流打击力的影响关系,探讨低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置产生脉冲射流的最佳结构参数配比关系.自激振荡腔/下rIj,,l/一一碰撂图1自激式脉冲射流喷嘴结构图1试验试验是在华北水利水电学院射流技术实验室进行,图2和图3分别为自激式脉冲射流喷嘴装置图和自激式脉冲射流试验系统装置图.图3中多级离心泵供给压力水
5、,电磁流量计2测试供给压力水的流量,闸阀3按试验设计要求控制工作水压力,设计工作压力水经上喷嘴射入自激振荡腔室内,射流在收稿日期:2009—12—20基金项目:水利部公益性行业科研专项经费项目(200801011);国家自然科学基金资助项目(50379013)作者简介:高传昌(1957一),男,河北邯郸人,教授,博士,主要从事流体机械及工程方面的研究.华北水利水电学院学报2010年4月腔室内和碰撞体共同谐振产生脉冲射流,经下喷嘴5直接喷射到装有压力变送器的靶盘6上,压力变送器将压力信号传输给数据采集系统8,通过计算机进行存贮并分析.1一进水管;2一上喷嘴;3一自激振荡腔;4一
6、碰撞体;5一下喷嘴图2自激式脉冲射流喷嘴装置图1一多级离心泵;2一电磁流量计;3一闸阀;4一压力表;5一自激式喷嘴;6～靶盘;7一压力变送器;8一测试系统;9一计算机图3自激式脉冲射流试验系统装置图山柑相妊o.71.21.7工作压力/MPa试验参数:上喷嘴直径d.为8,10,12mm;下喷嘴直径d为l4,16,18,20,22,24mm;自激式脉冲射流腔长L为30,45,55,60,75,90mm;自激式脉冲射流腔径D为85,95,105,120,125mm;下喷嘴长度z为40,55,80,100m//l;运行参数工作压力为0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.
7、0MPa;靶距为50,150,200,300,400,500mm.对1042组试验配比参数,5864个试验工况进行了大量的性能参数配比试验.通过试验得出了不同配比参数下的峰值压力曲线和时均值压力曲线.文中给出了部分影响自激式脉冲射流打击力的性能参数配比对应峰值压力曲线,通过曲线对影响自激式脉冲射流打击力的结构参数,即自激振荡脉冲射流腔腔长L,自激振荡脉冲射流腔腔径D,自激式脉冲射流装置面积比(m=,t~2/d),自激式脉冲射流装置下喷嘴长度z:及运行参数靶距,进行了系统分析,得出了最佳性能参数.在此基础
