喷嘴的仿真分析

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1、一.发现问题在3WF-14B原机的噪声测试实验过程屮，发现喷雾器的喷嘴对原机的整体噪声有一定的影响，利用声级计测得的耳旁噪声值如表1所示。表1安装/未安装喷嘴的环旁噪声值(有效值)左耳(dB)右耳(dB)安装喷嘴未安装喷嘴由此可见，现在的喷嘴结构不合理，增强了风机的啸叫声，提升了喷雾器整体的噪声值，因此，对喷嘴的结构进行优化可以实现喷雾器的部分降噪。二.喷嘴结构仿真分析软件工具：FLUENT为便于计算，按照喷嘴的实际尺、I建立喷嘴的二维简化模型，并划分网格得到有限元模型，如图1所示。图1喷嘴的二维

2、模型及有限元模型(边界进行加膨胀层)在FLUENT屮设定入口边界条件为速度入口边界，大小为30m/s;出口边界条件为压力出口边界；选择k-s二方程的湍流模型。经过仿真计算结果如图2所示。U三mmmmmit4>lt4<44<<<«tltlt>1^^-a^-:-a-J4mEmmmmulloIs15a压力云图b速度矢量图图2喷嘴的仿真计算结果由计算结果可以得出，在喷嘴的出口处，由于尺寸变化过大，使得压力分布不均匀，出口的左右两侧出现空气冋流现象，提升了喷雾器的啸叫声。为了降低这一现象对喷雾器整机噪声的贡

3、献值，提出了两种改进方案。1.方案一：降低喷嘴出口处的倾斜角。修改后的二维模型和有限元模型如阁3所示。一.发现问题在3WF-14B原机的噪声测试实验过程屮，发现喷雾器的喷嘴对原机的整体噪声有一定的影响，利用声级计测得的耳旁噪声值如表1所示。表1安装/未安装喷嘴的环旁噪声值(有效值)左耳(dB)右耳(dB)安装喷嘴未安装喷嘴由此可见，现在的喷嘴结构不合理，增强了风机的啸叫声，提升了喷雾器整体的噪声值，因此，对喷嘴的结构进行优化可以实现喷雾器的部分降噪。二.喷嘴结构仿真分析软件工具：FLUENT为便于

4、计算，按照喷嘴的实际尺、I建立喷嘴的二维简化模型，并划分网格得到有限元模型，如图1所示。图1喷嘴的二维模型及有限元模型(边界进行加膨胀层)在FLUENT屮设定入口边界条件为速度入口边界，大小为30m/s;出口边界条件为压力出口边界；选择k-s二方程的湍流模型。经过仿真计算结果如图2所示。U三mmmmmit4>lt4<44<<<«tltlt>1^^-a^-:-a-J4mEmmmmulloIs15a压力云图b速度矢量图图2喷嘴的仿真计算结果由计算结果可以得出，在喷嘴的出口处，由于尺寸变化过大，使得压力

5、分布不均匀，出口的左右两侧出现空气冋流现象，提升了喷雾器的啸叫声。为了降低这一现象对喷雾器整机噪声的贡献值，提出了两种改进方案。1.方案一：降低喷嘴出口处的倾斜角。修改后的二维模型和有限元模型如阁3所示。图3方案一：喷嘴的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图4所示。a压力云图b速度矢量罔图4方案一：喷嘴的仿真计算结果改进后的喷嘴出口压力分布均匀，气流有明显的扩散，气体回流现象有明S的改善，在一定程度上会降低喷雾器的噪声值。2.方案二：增加过渡

6、圆角。修改后的二维模型和有限元模型如图5所示。图5方案一：喷嘴的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT屮设定相同的参数后，得到的计算结果如图6所示。h三彐三EEnuI1-1■nEmmmmmIBiHi.a压力云图b速度矢董图图6方案二：喷嘴的仿真计算结果相比方案一而言，该方案又有明显的改善，喷嘴的出口压力分布更加均匀，气流的回流现象消除，出口风速也更加均匀。力了更加接近于实际工况，在喷嘴的二维模型屮加上喷头，来模拟真实的气流流动情况。建立的二维模型以及有限元模型如图7所示。图7喷嘴（

7、加喷头）的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图8所示。EUIHEHEnE曹•Ur-O»30U/*«v«Fw^iiOcJep*w*•><40^00040»*00a压力云图b速度矢量图图8喷嘴（加喷头）的仿真计算结果可以看岀，经过喷头压力损失较大，而且产生了涡流，引发了涡流噪声，提升了整机的啸叫声。为了避免这种因形状突变造成的流动分离和气流涡旋现象，对突变的部分进行圆角处理是很有必要。修改后的二维模型和有限元模型如图9所示。图9喷嘴（加过渡圆角）

8、的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图10所示。•FFW1Ff