整流结构对低压射流喷嘴的特性研究

《整流结构对低压射流喷嘴的特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

士学位论尤＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ：■丨题目：整灘舰■薩瞧生＂，、位类别＿：工？硕斜专业机械工程濯级２０１２级〔：：＿，究生二空＿＿：：＾§＿老师于兰英副教氣工 国内图书分类号：：ＴＨ１３７．９密级公开国际图书分类号：６２１．８２西南交通大学研究生学位论文整流结构对低压射流喷嘴的特性研究年级二零一二姓名朱博＿申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师于兰英副教授二零一五年三月七日 ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＨ１３７．９Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１．８２ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇＳＰＥＣＩＡＬＩＴＹＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＴＨＥＴＨＲＥＥ－ＣＹＬＩＮＤＥＲＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳＨＹＤＲＡＵＬＩＣＴＵＲＢＯＣＨＡＲＧＥＲＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＺｈｕＢｏｙａｏＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＪＶＴｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＹｕＬａｎｙｉｎｇＭａｒ．７２０１５， 西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保密０，使用本授权书。＂”（请在以上方框内打＞／）？：学位论文作者签名．指导老师签名－？Ｖ（？．曰期：＃曰期： 西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：－１．采用ＲＮＧＫ￡模型和ＶＯＦ多相流控制方程对圆锥收敛型喷嘴迸行了速度和介质含量的分析。，介绍了瑞流的形成过程和对射流的影响２．以圆锥收敛性喷嘴为对象，通过设定在不同流动状态，其他条件均相同的边界条件下，从速度和流量两方面对比分析了流体的不同流动状态对喷嘴射流特性的影响。３．在绝缘子水冲洗系统中的圆锥收敛型喷嘴的基础上，通过在喷嘴圆柱直线段增设了若干整流片，研究分析了不同数量、长度和截面形状的整流片对射流性能的影响，为喷嘴整流结构的后续优化提供依据。４一．２中对整流根据片喷嘴的研究，进步优化和改进喷嘴的整流结构。通过在喷嘴入口端的炮杆中增设整流管来优化喷嘴结构，使流体在进入喷嘴前减小、瑞流度，并分析研究了不同根数长度和形状的整流管对喷嘴射流性能的影响，。得到最优值，从而达到更为满意的整流效果本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明一。本人完全了解违反上述声明所引起的切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期： 西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要利用压力水柱对接触网绝缘子进行定期冲洗是避免铁路接触网绝缘子污移闪络的有效措施。电气化铁道绝缘子带电水冲洗装备利用天窗时间无需设备停电。便可进行水冲洗作业，极大提高了工作效率，大幅减低了劳动强度在流体经高压水管运输到喷嘴的过程中，由于运距较长和管道弯曲等原因使流体的瑞流度增大。，如果结构不合理将会导致水冲洗达不到理想的效果喷嘴作为水冲洗装备的关键部件，其结构直接影响到水冲洗的效果。本文以某绝缘子带电水冲洗车使用的圆锥收敛型喷嘴为基础，在喷嘴出口圆柱直线段中加入整流装置，利用ＣＦＤ软件对加入不同结构参数的整流装置后的喷嘴内外流场进行仿真分析。从速度、端流度、动压、流量和打击力等方面比较整流装置结构参数对射流效果的影响，提出了适合于本系统较优的整流装置的结构参数方案，为喷嘴结构设计提供了有益的参考。本论文主要内容包括三部分内容：１．对水冲洗系统上原有的圆锥收敛型喷嘴进行仿真分析，得到喷嘴的射流特性。通过设定流体不同的流动状态，对比分析了层流流动和瑞流流动对水冲洗一。效果的影响进步研究不同流体的流动状态对射流效果影响的分析，找到影响一流体的瑞流度射流效果的指标。２．为了提高喷嘴的清洗效果，在圆锥收敛型喷嘴的出口圆柱直线段增设整流片。通过改变整流片数量、长度和整流片截面的参数，分析比较了整流片的结构变化对喷嘴射流的影响，并得到整流片结构的较优方案。３．炮杆是在喷嘴入口前端对喷嘴进行安装固定的连接件。为了降低由于前端弯头比较多带来的流体瑞流度较高的影响，在喷嘴入口端炮杆加入整流管来减小流体端流度。通过改变整流管根数、长度和整流管形状，研究分析整流管的结构变化对喷嘴射流的影响，并得到整流管结构的较优方案。关键词喷嘴；瑞流度；整流片；整流管 西南交通大学硕士研究生学位论文第ＩＩ页ＡｂｓｔｒａｃｔＵｓｉｎｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｔｏｗａｓｈｔｈｅｒａｉｌｗａｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｇｐｙａｖｏｉｄｔｈｅｒａｉｌｗａｃａｔｅｎａｒｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｆｌａｓｈｏｖｅｒ，ｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｕｓｈｉｎｅｕｉｍｅｎｔｍａｋｅｓｙｙｇｑｐｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｒｕｎｎｉｎｇｃｌｅａｒａｎｃｅ，ｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｌｕｉｄｂｙｈｉｈｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｉｅｓｉｎｔｈｅｒｏｃｅｓｓｇｐｐｐｐｏｆｔｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｎｏｚｚｌｅ，ｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｉｓｌｏｎａｎｄｂｅｎｄｉｎ，ｌｅａｄｔｏｔｈｅｗａｔｅｒｐｇｇ＇ｃｌｅａｒｉｎｇｃａｎｔａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｉｄｅａｌｅｆｆｅｃｔ．Ａｓａｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｗａｓｈｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｎｏｚｚｌｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｔｅｒｃｌｅａｎｉｎ．Ｔｈｉｓａｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｏｒｗａｔｅｒｇｐｐ＇ｆｕｓｈｎｃａｒｓｓｔｅｍｓｃｏｎｅｃｏｎｖｅｒｅｎｔｎｏｚｚｅｏｆｔｅｎｅｗｒｖｅｅｃｈｎｏｏｃｅｎｔｅｒｌｉｇｙｇｌｈｄｉｔｌｇｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｂｅｌｏｎｓｔｏＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ．Ｂａｄｄｉｎｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｎｇｇｙｙｇｙｇｄｅｖｉｃｅｔｏｔｈｅｎｏｚｚｌｅ．ＵｓｉｎｔｈｅＦｌｕｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｓｉｄｅｔｈｅｎｏｚｚｌｅａｆｔｅｒｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄｔｈｒｏｕｈｇｔｈｅｄｎａｍｉｃｒｅｓｓｕｒｅｆｌｖｅｌｏｃｉｔｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｓｏｏｎｔｏｃｏｍａｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｙ，ｏｗｙ，ｐｐｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｉｓｓｓｔｅｍｉｓｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｏｔｉｍａｌｙｐｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄｅｔｓｕｂｓｅｕｅｎｔｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｐｇｑｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅｅｔ．ｊＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｒｅｅｐａｒｔｓ：１Ｔｈｒｏｕｈｈｅｓｉｍｕｌａｔｏｎａｎｄａｎａｓｓｔｏｔｈｅｏｒｉｎａｃｏｎｅｃｏｎｖｅｒｅｎｔｎｏｚｚｌｅｓ．ｇｔｉｌｙｉｇｉｌｇ＇ｏｆｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｏｒｗａｔｅｒｗａｓｈｎｓｓｔｅｍ，ｗｏｒｋｏｕｔｔｈｅｃｏｎｅｃｏｎｖｅｒｅｎｔｎｏｚｚｌｅｓｅｔｉｇｙｇｊｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅｎｂｙｓｅｔｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｕｉｄｆｌｏｗｓｔａｔｅ，ａｎｄｃｏｍａｒａｔｉｖｅａｎａｌｓｉｓｏｆｇｐｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｌｏｗｓｔａｔｅｏｆｗａｔｅｒｆｌｕｓｈｉｎｅｆｆｅｃｔｇ．２．Ｆｏｒｉｍｒｏｖｉｎｔｈｅｆａｃｔｏｎｏｆｔｅｎｏｚｚｌｅ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｄｅｒｅｅｏｆｆｌｕｉｄｐｇｉｈｇｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｌｅａｎｉｎｇｅｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅ．Ｓｏｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｅｃｏｎｖｅｒｅｎｔｇｎｏｚｚｌｅａｄｄｉｎｒｅｃｔｉｂｌｏｃｋｏｎｌｅ，ｂｃｈａｎｉｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｒｅｃｔｉｂｌｏｃｋ，，ｇｔｈｅｎｏｚｚｙｇｇｔｔｔｔｔｈｔｒｔｅｏｆｌｅｎｇｈ，ａｎｄｒｅｃｉｆｙｉｎｇｓｅｃｉｏｎａｒａｍｅｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｅａｎａｌｓｉｓｏｆｔｅｓｕｃｕｒｐｙｒｅｃｔｉｂｌｏｃｋｃｈａｎｅｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｏｚｚｌｅｅｔａｎｄｅｔｂｅｔｔｅｒｌａｎｏｆｒｅｃｔｉｂｌｏｃｋ，ａｇｊｇｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．３Ｇｕｎｏｄｔａｅｄｔｌｎｅｃｔｅｃｅａｓｔｈｅｃｏｎｄｕｉｔｉｓ．ｒｉｓｉｎｓｌｌｏｎｈｅｎｏｚｚｅｆｉｘｅｄｃｏｎｉｎｇｐｉ，ｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｉｓｈｉｈ，ｓｏａｔｔｈｅｎｏｚｚｌｅｅｎｔｒａｎｃｅｅｎｄｇｕｎｒｏｄｇｏｉｎｅｄｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｕｂｅｔｏｒｅｄｕｃｅｆｌｕｉｄｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ．Ｂｃｈａｎｇｉｎｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｕｂｅｒｏｏｔｊｙｇｎｕｍｂｅｒ，ｌｅｎｔｈａｎｄａｒｅｃｔｉｆｉｎｔｕｂｅｓｈａｅ，ａｎａｌｓｉｓｏｆｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｇｙｇｐｙｃｈａｎｇｅｓｏｆｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｔｕｂｅｔｏｎｏｚｚｌｅｅｔ，ａｎｄｔｏｅｔｔｈｅｂｅｔｔｅｒｓｃｈｅｍｅｏｆｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｔｕｂｅｊｇ 西南交通大学硕士研究生学位论文第ＩＩＩ页ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｔｉｍｉｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｆｃｌｅａｎｉｎｎｏｚｚｌｅ．，ｐｏｎｇＫｅｙｏｒｄｓＮｏｚｚｌｅ；Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｄｅｒｅｅｓ；Ｒｅｃｔｉｂｌｏｃｋｎｏｚｚｌｅ；Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｕｂｅｗｇｇｕｎｒｏｄ 西南交通大学硕士研究生学位论文第ＩＶ页目录第１章绪论１１１．１引言１．２水射流技术简介２１２１２．．水射流技术的发展１．２．２水射流清洗技术原理及分类３１．２．３水射流清洗技术的优点３１．３ＦＬＵＥＮＴ的应用４１．４论文的目的和主要研究内容６第２章水射流的流体力学特性及喷嘴结构研究７２．１水射流的流体力学特性７２７．１．１射流的分类２１２．．端流射流的形成和特性７２．２局部损失：８２９．３整流技术２．４喷嘴计算模型１０２．４．１喷嘴的物理模型．１０２．４．２喷嘴流场的网格１１２．４．３喷嘴计算模型和边界条件１２２１３．５圆锥收敛型喷嘴流场仿真及结果分析２１６．６流动状态的对射流特性的影响２．７小结１８第３章自带整流片喷嘴射流特性研究２０３；２０．１自带整流片喷嘴网格模型和边界设定３．２喷嘴的ＣＦＤ解析及结果分析２１３．２．１整流片数量对喷嘴射流的影响２１３．２．２整流片长度对喷嘴射流的影响２４３２７．２．３整流片截面对喷嘴射流的影响 西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｖ页３．３補２９第４章整流管炮杆结构的喷嘴射流特性研究３０４．１整流管喷嘴的物理模型３０４．２喷嘴流场的网格模型３１４．３喷嘴的ＣＦＤ解析及结果分析３１４．３．１整流管根数对喷嘴射流的影响３１４．３．２整流管长度对喷嘴射流的影响３４４．３．３整流管形状对喷嘴射流的影响３６４．４小结３９总结与展望４１ＳＣｍ４３参考文献４４攻读硕士学位期间发表的论文４８ 西南交通大学硕士研究生学位论文第１页第１章绪论１．１引言电气化铁路是由电力机车或动车组这两种铁路列车为主所行走的铁路。电力机车是电气化铁路的牵引动力，电力牵引供电系统将能源提供给机车，机车本身不带能源。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分构成。变电所设在铁道附近，它将从⑴高压电网送来的高压电经降压后输送到铁路的接触网。一在接触网的架空输电线上装设有绝缘控件绝缘子。它的作用是增加爬电距离，？通常由陶瓷或玻璃制成。绝缘子不但要承受工作电压，还要承受导线的作用力荷载以及张力，因此绝缘子必须满足电气性能和机械性能两种要求，在这些条件的影响下很容易导致绝缘子机电应力失效，影响其绝缘作用，从而极大的危害输电线路的运行。绝缘子污闪对电气化铁路运行造成的危害最大。电气化铁路８０％的事故都是由污闪事故而引发一，而电气化铁路几乎每次长时间、大面积停电也都是由于污闪事故造２［］成。接触网的绝缘子在运行中，由于常受工业污染或自然界中盐、碱等污移的污染，在其表面会形成一个污移层。当天气干燥时，，表面污移层对绝缘子的影响较小但是当遇到雾一、雨以及下雪等潮湿天气，空气中湿度达到定值后，绝缘子表面的污移层、便会受潮，致使其中的电解质溶解电离，导致绝缘子表面电阻降低，电导增加，从而使输电线路发生闪络。通常情况下污移层的电导率与其厚度和潮湿程度有关，在污移层较厚而又潮湿时，绝缘子沿面放电电压将大大降低，甚至在工作电压下就可能发生闪络，发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘，引起馈线设备跳阐，造成停电事３［］故。电气设备因污移而发生的绝缘闪络有时会造成重大设备的损坏和大面积停电事故，进而带来重大的经济损失和严重的社会影响，因此，绝缘子需要经常清扫以保持洁净。据统计，接触网５０％的工作量都是擦瓷瓶，目前仅靠传统的人工清扫及其他手段开展防污闪工作费时费力，已经不能适应需要，在这个环境下带电水冲洗技术应运而生。４［］、。带电水冲洗不需要设备停电，不中断供电，无需设备的倒合阐的操作由于设＿备可照常运行而无需中断供电，可随时对脏污设备进行清扫，并且有清洗效果好和经济效益显著的优点，在目前的绝缘子清洗中己得到了较广泛的应用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２页１．２水射流技术简介１．２．１水射流技术的发展水射流技术的发展可分为四个阶段：上世纪６０年代初，这是探索试验阶段，没有６０完整的理论分析和成套的设备，此时的研究主要是低压水射流采矿；年代到７０年代初人们开始对水射流设备进行研究，随着高压粟和高压管件等其他设备的研发优化，一使水射流技术得到进步发展；７０年代到８０年代初是其工业应用阶段，此时大量的水射流切割机、清洗机等相继问世，并在工业上推广应用；８０年代到９０年代是水射流的快速发展阶段，，高压水射流的研究方向出现了变化，由于继续提高水射流压力较难人们将研究的重点转移到了提高水射流的打击力，从而成功研发了具有典型代表意义的高频脉冲射流、空化射流和调制射流等新型射流技术。相比于同条件下的普通水射５［］流，这几种水射流在不同的应用领域都有其各自的优势，打击力也更大。对水射流技术研究的目的是使其为人民的生产生活服务。在理论研究的同时，水射流技术的研究也逐步向实践转移，，在国内外学者的共同努力下水射流技术己经应用到各个生产生活领域：Ｚｉｎｋ等在清洗石油管路系统方面做了研究，石油行业中存在露天的管路和地下管．１０路两种，管路的污拒层大约为０．５ｍｉｎ到ｍｍ之间，需要清洗干净管道所使用的压力６ＭＰａＬ［］为６９，耗水量为６０／ｍｉｎ。Ｔｙｌｏｒ研究管道油漆等污塘层的清洗，使用高压水射流来清洗管道污坂，在大量实际工作基础上总结出高压水射流清洗的实际操作经验；得到完成清洗后油漆表面清洁７Ｈ［１水平的检查标准ａｎ。。等在此基础上研发了工业热交换器的的高压水射流清洗装置８［］在机械工艺上，卞致瑞等研究了釆取高压水射流对钢板除磷的应用。在超高压水射流清洗热喷涂材料的方面，Ｗａｔｓｏｎ分析了打击距离和压力等参数对９［］清洗性能的影响。？ＭＰ相比于工作压力在１０ｌＯＯａ的高压水射流，低压水射流的工作压力不高于ｌＯＭＰａ，流量相对较大，主要应用于消防、喷泉、喷灌和清洗领域。Ｒａｙｌｅｉｇｈ研究了低雷诺系数下圆柱液体射流轴对称变形和破碎的情况，发现在忽略粘性和重力的情况下射流破碎由表面张力引起Ｗｅｂｅｒ发现了流体粘性和密度对〗１［］射流稳记性的作用。Ｔａｙｌｏｒ研究了非俺没状态下，当气体惯性力相对表面张力足够大时，射流将雾化１２１［成尺寸远小于喷嘴直径的液滴。Ｓｃｈｅｅｌｅ研究了低密度比下低速液体射流破碎，得到１３［］液滴半径和射流核心长度与雷诺系数的关系。４１［］周山明等采用影像法研究了雷诺系数对喷嘴液膜射流破裂长度的影响。赵欣等 西南交通大学硕士研究生学位论文第３页１５［］在实验基础上研究了喷嘴结构、压力等条件改变对喷嘴雾化特性的影响。１．２．２水射流清洗技术原理及分类高压水射流技术是将具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股水１１６］射流作为工具进行清洗、切割和破碎物料。水射流按实际应用可大致分为以下几种：１．连续射流：是最普通，应用最广泛的射流形式。液体射流根据不同的射流性质？磨料射流低压力射流－１０ＭＰａ水射流的工作压力＜；．系统主机多为低压往复菜或离心－高压力射流１０ＭＰａ＜水射流的工作压力幻ＯＭＰａ；，、根据力力』Ｊ系统主机多为高压往复栗Ｉ－》ｌＯＯＭＰａ超压力射流水射流的工作压力；、系统主机多为超高压往复粟或增压器根据环境介质淹没射流（水射流在水中或其他液体中喷射）Ｉ１非淹没射流（水射流在空气中喷射）２．脉冲射流：是非连续射流。，近似于子弹发射，脉冲射流具有很大的冲击作用“”“”它的产生方式有：聚能骤放，即水炮力挤出；流量调节，即水击》；压３．空化射流：在射流中自然产生空化气泡的连续射流，空泡或采用空气或釆用淹没的方式产生，在流体中形成低于当地饱和大气压的区域，空泡在随着射流前进的过程中不断长大，在接近目标表面时受阻破裂对材料进行作用，虽然单独的空化气泡对材料的破坏程度比较小，但是连续的空化射流对材料会产生很大影响。在相同流量条件和粟压下，空化射流的清洗与切割效果大大优于普通水射流且喷嘴和其他部件的寿〗７［］命更长。目前，空化射流已广泛的应用于各种水射流清洗和水射流切割领域。４一．调制射流：用定方法在水射流射出喷嘴前将高压水射流的能量转化为高频冲１８［］击，从而更好地发挥水射流的冲烛作用。其代表为自激振动射流。１．２．３水射流清洗技术的优点水射流清洗是用高压水的冲击动能连续不断地作用在被清洗表面一，使种或多种 西南交通大学硕士研究生学位论文第４页材料从另一种物体表面脱离。相比于传统的机械式、化学式清洗，水射流清洗有以下１９优点［］：１．选择合适的压力等级，水射流清洗不会损伤被清洗的基体；２．清洗过后的零部件，不像化学清洗后还要进行洗后处理；３．能清洗形状和结构复杂的零部件；４．清洗效率高、成本低、同时还不污染环境；水射流清洗与高压水射流切割破碎物料相比，其所需压力不高，技术难度较小，２０［】应用范围较广，这些都为水射流清洗技术的推广创造了条件。１．３ＦＬＵＥＮＴ的应用计算流体动力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ），简称ＣＦＤ，主要采用计算机和离散化的数值方法，通过对流体动力学问题进行数值仿真和研究从而模拟分析流体运３６１］一。，ＣＦＤ个重要的研究对象动目前在世界上是，其可进行传热、传质、动量传递２１［］及燃烧、多相流和化学反应研究ＣＦＤ问，是很多行业的核心应用和重要技术，所有－题的求解过程都可以用图１１表示。建立控制方程确定初始条件及边界条件，‘划分计算两格，生成计算节点—４建立离散方程—离敢初始条件及边界条件—否‘绘定求解控制参数－显示和输出计算结果－图１１ＣＦＤ求解流程框图 西南交通大学硕士研究生学位论文第５页Ｆｌｕｅｎｔ软件是ＣＦＤ技术中的重要代表，被广泛应用于冶金、旋转机械、石油化工、能源等领域，Ｆｌｕｅｎｔ可用于模拟高超音速流场、传热与相变、多相流、动网格等复杂机理的流动问题，其网格即可使用前置软件ｇａｍｂｉｔ自动生成，又可选择在ＩＣＥＭ或其他前处理工具中生成，可支持多种网格模型。Ｆｌｕｅｎｔ软件包括前处理器、求解器和后处理一这三个主要的部分－，结构示意图如图１２所示，般包括了以下五个部分：ＧＡＭＢＩＴ几何形状其他ＣＡＤ／ＣＡＥ软件包几何碰達權如ＩＣＥＭ、ＡＮＳＹＳ、ＣＡＤ等丄二，＂，二维或』网格．生成？边界网格或」－厂舞＼二维网格界哪＾体网格ＦｌｕｅｎｔＩＴＧｎｄＩｐｒｅＰＤＦ网格的导入和调整、—、＿生成二角形网格一（＊±＇维）：ＬＰＤＦ査表ｊ物ｈＴ理ＢＪ模Ｓａ型ｉｌ的Ｗｉ选ｉｔ４择Ｓ．和ｉｎ设置＾－＾？生成四面体网格ｒ（三维）边界条件的设置生成三角形／四边形（二维）或四面ＰＤＦ程席材料物理属性的设置“体＾＾面体（三维）混合网格图－１２Ｆｌｕｅｎｔ结构示意图１．Ｇａｍｂｉｔ：用于模型的前处理，拥有完整的建模手段，可构建几何模型和自动生成网格，设置边界条件；２．Ｆｉｌｔｅｒｓ：也称为Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒｓ，对模型进行前处理，可以将其他ＣＡＤ／ＣＡＥ软件中建好的几何模型或网格导入Ｇ一ａｍｂｉｔ内进行进步处理。３．ＴＧｒｉｄ：在表面网格较庞大或复杂时使用，可直接生成非结构化的四面体网格和六面体核心网格；４．Ｆｌｕｅｎｔ：将ｍｅｓｈ网格导入并进行参数设置，利用数值求解算法对模型进行计算求解；５．ｒｅＰＤＦｐ：用来模拟ＰＤＦ燃烧过程＞？Ｆｌｕｅｎｔ涵盖各种的物理模型、先进的数值计算方法以及强大的前、后处理能力，２２【］在石油化工、喷射控制、航天设计和生物医学工业等领域中都有极大的应用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第６页１．４论文的目的和主要研究内容对于水射流清洗的研究，国内外学者已经做了大量的工作并得到许多重要的成果，水射流的清洗参数包括喷嘴直径、射流压力、锥形角角度、喷嘴出口直段长度等参数的选择已经基本成熟。流体从高压水管通过喷嘴将高压水射流的压力能转变为可清洗拒物的机械能后射出，这个过程中流体层与层之间相互产生很大干扰，并且随着流动的加速，干扰的强度还会增大，而且由于流体从圆形断面管嘴水平射入静止空气中时，在射流与周围静止空气间会形成间断面，，由于外界的微小扰动出现局部性的波动，发展形成祸体，继而产生瑞流脉动现象。瑞流是不规则的复杂运动，目前尚不能用解析的方法获得瑞流场的全部信息，数值模拟几乎是获得瑞流场信息的主要来源。本文以低压水射流清洗为研究背景，在圆锥收敛型喷嘴的基础上通过加入整流结构，从而一减小射流的瑞流度，并进步研究了不同结构参数对射流性能的影响。本论文的主要内容如下：１．建立模型仿真分析圆锥收敛型喷嘴在只有水进入时的射流特性，通过理论分析与仿真模型中速度、流量等射流重要参数的对比验证模型的正确性；２．在圆锥收敛型喷嘴的圆柱直段上增设若干整流片，利用仿真软件建模分析加入整流片后的喷嘴对射流性能的影响；３．在之前的分析基础上进行改进，通过在喷嘴出口处增设整流片来划分流体区域来减小射流瑞流度、长度和截面形状等对射流性，并在此结构基础上研究整流片数量能的影响；４．在喷嘴入口端的炮杆中增设整流管，通过整流管来减小流体的瑞流度从而改善。射流清洗能力，并研究不同整流管根数、长度和形状对喷嘴射流的影响 西南交通大学硕士研究生学位论文第７页第２章水射流的流体力学特性及喷嘴结构研究２．１水射流的流体力学特性２．１．１射流的分类射流是指从喷嘴或小孔缝隙中连续射出的与周围流体相互混掺的一股具有一定尺寸的流体运动一，它的周围可以是同种流体或不同的流体。按照流动形态的不同可分为层流流动与端流流动。层流流动是指流体的层与层间相互没有任何干扰，，其中既没有质量的传递也没２３有动量的传递［］；而瑞流流动的流体层之间相互影响，其中不仅有质量的传递，还有一动量的传递，并且这种影响还会随着流体流速的增加而加大般可根据雷诺系数的；大小来判断流体流动形态是层流还是瑞流；本文研究的对象为瑞流形态。２．１２．溫流射流的形成和特性从雷诺实验中可以知道，祸，流体从层流转变为瑞流需具备两个必要条件体的形成以及形成后脱离原来的流层或流层束进入相邻的流层或流层束。祸体则是由于流体的粘性作用，使具有不同流速的相邻流体层间产生剪切力，加之流体层运动产生的局部横向压强梯度而产生。润体形成后，，在祸体附近的流速分布将有所改变原来流速一致的较快的流层的运动方向与润体旋转的方向是；原来流速较慢的流层的运动方向与润体旋转的方向是相反的。这样就使原来流速较快的流层的速度将更加增大，压强减小；原来流速较慢的流层的速度将更加减小，压强增大，。使祸体两边形成压强差从而产生横向升力（或下沉力），在横向升力的作用下有可能推动润体脱离原来的流层掺入流速较快的流层，在此基础上，当促使润体横向运动的惯性力超过流体的粘滞力时，祸体将脱离原来的流层掺入新的流层，变为端流。从喷嘴出口射出的流体进入周围静止的空气环境中会受到干扰，存在速度断面，如图２－ｌａ）。该速度断面具有不稳定性，射流从喷嘴射出与空气混掺受到干扰后将失去一稳定而产生旋祸，。射流卷吸周围的空气混掺在起向前运动继而产生瑞流脉动现象，一，段时间后扩展到中心区域这种情况不断地向前使射流朝内外两侧方向发展，使射流断面不断扩大，水射流的速度和压力不断降低，流量增加。因此流体与空气相互混一掺的边界处是种间歇性的复杂运动，此时的射流可能是瑞流，也可能是层流，如图２－ｌｂ。） 西南交通大学硕士研究生学位论文第８页＾ｚＷ］—ａ）ｂ）图２－１射流断面从喷嘴中射出的射流可划分为２个区和３个段：２个区为边界层（又叫混合区）和－核心区，３个段为射流起始段、过渡段和主体段，如图２２所示。射流边界层为射流从喷嘴出口开始向内外扩展的剪切层混掺区域，它的外边界与静止空气相接触，内边界与射流的核心区相接触。射流核心区为射流中未受边界层影响，保持喷嘴出口处速度的中心区域。从喷嘴出口到核心区末端断面之间的区段，为射流的起始段，起始段中既有射流边界层，为，也有射流核心区。起始段后的整个射流区域都是边界层的区段射流的主体段。射流过渡段在起始段和主体段之间，但是由于其区间范围较短且没有重要的实际意义一工程中主要是解决，般将其简化不考虑，因起始，。在实际段较短２４２５，主体段的［］问题。［＞－－－－－！§＾！義）纖Ｌｍｓ图２－２紊动射流分区２．２局部损失由于流体经过喷嘴进入外流场时管道断面会突然扩大，流体经过时由于惯性力处于支配的地位，因此，流动不能像边壁那样突然转折在边壁突变的地方出现主流与边壁脱离的现象，致使在它们之间形成旋祸区，而且这两部分流体质点之间不断进行着交换。由于主流区内流速分布的调整和旋祸区内的流体旋转运动以及这两部分流体质点之间的不断交换都要消耗流体的能量，这种情况会导致流体产生局部损失。局部损 西南交通大学硕士研究生学位论文第９页失产生的原因主要有两个：一是壁面急剧变化，在主流和，例如截面的突然扩大、缩小、分流和流向的改变边壁之间形成旋祸区。旋润的出现大大增加了端流的脉动速度，引起了流体机械能的损失。二二是主流方向改变，会产生与主流方向正交的流动，称为次流动。流体在转弯时，离心力把流体质点从凸边挤向凹边，在近壁处又从凹边流至凸边，形成环状的二２６，２７，２８１］次流，这种二次流耗散了主流的机械能。２．３整流技术流体在管道运输的过程中，由于运距、管道弯曲等原因会使流体的速度、压力发生很大变化，形成分离和回流等，导致流体的瑞流度不断增加，最后直接造成经过喷嘴的水柱集束性变差。为了改善水柱的集束性，可加入整流装置来减小流体的瑞流度。本方向的研究主要是通过试验和数值模拟得到。在试验方面：Ｔａｙｌｏｒ对存在强二次流的弯管内水的层流和瑞流速度场进行测量得到了包括雷诺应力在内的详细结果，Ｃｈａｎｇ６７５：Ｐｔ给出了管道半径为．的Ｕ形方管流场的实测结果。在数值模拟方面ａｎａｎｋａｒ等釆用Ｋ－ｓ模式和壁面函数计算了平面的弯曲圆管内流动ａｍ，Ｌ等釆用低数值模型计算了圆管内充分发展流动。在国内整流技术被运用于各个领域，李景田在空调喷水室喷水管之前加入整流板减小了进入喷水室的空气的斎流度，并且能够防止喷水外溅；其材料釆用聚苯乙稀材质－３，形状为格栅形，断面为橄榄型，如图２所示；纪亲礼在釆用喷嘴调节的汽轮机的前两级通流部分添置圆环形多孔整流板，不仅能提高汽轮机高压部分的效率一且还能明显降低叶片上的动态作用力，整流板为，，而个环形腔室具有多孔外侧壁，其端壁和内侧壁均幵有若干圆形窗口。可以看出，整流装置是通过改变流体流通区域的大小从而达到整流效果。本文中即是通过增加整流片与整流管结构２５从而降低流体瑞流度［］。＿１：图２－３空调喷水室整流板 西南交通大学硕士研究生学位论文第１０页２．４喷嘴计算模型喷嘴是水射流清洗设备屮主要元件，，执行水射流设备对外做功的作用通过喷嘴内孔横截面的收缩，将高压水的压力能聚集起来，并转化为动能，最后以高速水射流的形式向外喷出，用以对物料进行清洗、破碎或切割。喷嘴的性能直接影响了水射流２９［］清洗设备的性能和清洗效果。喷嘴必须满足以下几个基本要求：喷嘴孔径与清洗系统压力和流量的合理匹配、合理的喷嘴结构参数选择、足够的加工精度、合适的喷嘴材料和较长的使用寿命。常见的喷嘴结构有以下几种：１，．圆柱形直孔喷嘴结构：结构简单，应用广泛最常见的喷嘴结构；２，口和起集束作用．锥形喷嘴结构：较为常见其结构由具有导流作用的圆锥形进的平直段组成，在磨料射流中磨料在喷嘴中的混合更加均匀，本文即选用该喷嘴；３．文丘里喷嘴结构，，：用合理的几何曲面参数设计而成能形成大流量的循环具１５－有防止堵塞的喷射孔，比％２５％，主要用于磨料射流普通喷嘴的清理效率高；４一．：，应用较少，特种喷嘴结构较为复杂，般为特殊场合使用如利用高速空气磨料混合流对金属管道内壁进行清洗处理；５口使用以高．组合式喷嘴结构：需两种或两种以上材料，喷嘴入口和出硬度为主的耐磨材料，中段采用高朝性为主的材料，然后以机械组合的方式将各部分组装而成的喷嘴一，定程度上提高了喷嘴的抗冲烛磨损能力。２．４．１喷嘴的物理模型本文研究的自带整流片喷嘴是以圆锥收敛型喷嘴为原型，在喷嘴出水圆柱直段中－加设整流片，２４所示口流入，经锥其喷嘴模型如图。流体经管道运输从喷嘴左端入３１形收缩段压缩加速后［］，通过圆柱直段出口射流而出。本文中圆锥收敛型喷嘴参数为：°喷嘴入口直径３８ｍｍ，２１ｍｍ，出口直径８ｎｉｒｎ，锥形收缩段收缩角１３圆柱直段长度．４，喷嘴总长为１５３．１ｍｍ。水射流从喷嘴出口射出到清洗对象的距离又称革Ｅ距，水射流的，连续射流中结构、速度会随着祀距的变化而变化，清洗效果也会受到很大影响，革巴，射流到达被清洗表面的扩散程度增大距增大，射流功率损失增大；祀距减小，单位时间内除拒面积减小。祀距的过大或过小都会使水射流的打击力达不到最大值，从而［２７］一？１５降低清洗效率。实践证明，对于般机件表面油脂的清洗，祀距在０３００倍喷嘴直径时射流达到最大打击力，清洗效果最好，考虑到网格数量较多，外流场长度选取１０００ｍｍ。 西南交通大学硕士研究生学位论文第１１页—――—一Ｗｒ￣——４ｊ图２－４圆锥收敛型喷嘴结构。现有研究表明：流体的速度从进入喷嘴开始急剧增大，在圆柱直段处达到最大值由于流体从喷嘴出口射出进入外流场时，，管道断面突然扩大，此时流体受惯性力支配流动不能像边壁那样突然转折，，因此在边壁突变的地方出现主流与边壁脱离的现象致使在它们之间形成旋祸区，，此时流体的瑞流度迅速增加，由于瑞流的随机性流体微团随机运动且不可预测，其流动为随机的三维非定常有旋流动，，流体之间相互混掺极大的增加了摩擦阻力和能量损耗，又因为瑞流的祸粘性，瑞流运动的动能会不断耗２６？［］散转变为内能和热，因此流体作端流时所消耗的能量比层流多。２．４．２喷嘴流场的网格根据图２－２所示的圆锥收敛型喷嘴模型，为了观察流体经过喷嘴后的射流特性，一创建３Ｄ模型进行研究１００ｍｍ，长度为ｌＯＯＯｍｍ的圆。在喷嘴出口处建立个直径为柱形外流场。目前商用的ＣＦＤ软件多采用有限容积法：，其通用控制方程为‘＋—时间的变化量‘于对流引起的净变化量－２１＋（）ｄ＾）ｃｂ＾由于扩散引起的净变化量ｍ于源或汇弓Ｉ起的净变化量－在用控制体求解式２１时。但是（），应先用网格将求解区域分割成有限个控制体积３°［】立了高质量的六面体网格该算法对任意网格的适应性不够好，因此建。网格划分步骤如下：１．在Ｇａｍｂｉｔ中直接构建圆锥收敛型喷嘴的３Ｄ模型，由于圆柱直段相比于喷嘴总长度较小，，而且需要重点观察其中的流体变化情况，因此将喷嘴分块进行网格划分利用面切割的方法将模型细化－５，并将喷嘴的圆柱直段网格进行加密。图２为喷嘴整流片部分放大图。 西南交通大学硕士研究生学位论文第１２页图２－５喷嘴模型放大图２．采用六面体网格对体网格进行划分。由于外流场较大，可以适当增加Ｓｐａｃｉｎｇａｍｂ－来减小外流场网格数量，在整流片处通过ｇｉｔ中布尔运算减去，图２６为整流片喷嘴的３Ｄ网格模型。图２－６喷嘴流场模型３－．对图２６所示的进行边界的设置，将外流场左边圆。为了检测到流体的打击力面设置为ｗａｌｌ，将模型保存为ｍｅｓｈ文件后导入到Ｆｌｕｅｎｔ软件中，选择计算模型、流体的物理属性、计算方法以及残差值得设定后即可进行Ｆｌｕｅｎｔ模拟仿真。图２－７为喷嘴流场示意图，图中为计算点到喷嘴入口的距离，外流场截面的Ｘ，Ｙ－Ａ所示方向如图中Ａ。？Ａ－ＡＩＡ＾Ｌ＾图２－７喷嘴流场示意图２．４．３喷嘴计算模型和边界条件２１２对于基本物理模型的选择中．．，需要先判定流体在喷射过程中的流动状态。由运动状态可通过雷诺数（Ｒｅ）来判别是层流还是紊流－１可知。表２，流体的为不同雷 西南交通大学硕士研究生学位论文第１３页诺数与流动状态的关系。２－表１雷诺数与流动状态的关系ｇ－－ｊ？ｅ２３００２３００８０００８０００１２０００ｍ层流和端流的过渡区域Ｍ由于在圆锥收敛型喷嘴中，流体经过喷嘴后速度增大，雷诺系数也会增大，可得入口处流体雷诺数为：１０００ｘ２ｘ０．３８Ｒ＝＾＾２－２ｅ７６００００？１２０００（）０．００１＿３一一式中粘度系数，般取１ｘ１０。由于喷嘴外部流场涉及到气体和液体的混合二相流，采用Ｆｌｕｅｎｔ中的ＶＯＦ多相流Ｋ－ｅ模型和ＲＮＧ瑞流模型进行仿真。边界条件具体设置为：３１．射流介质为普通自来水，密度为９９８ｋｇ／ｍ，粘度为０．００１００３Ｐａｓ。空气密度为—５１．２２５ｋ／ｍ＾粘度为１．７８９ｘ１０Ｐａｓｇ；２．采用压力边界条件．ｌＭＰａ，入口压力设为ＩＭＰａ，出口压力设为Ｏ；３．瑞流参数选择为瑞流强度和水力直径：，其中瑞流强度用下式来估算＂Ｉ＝ｅ－（ｉ．＼６Ｒ２３｛＾Ｘ（）４，是雷诺系数式中，下标Ａ／是水力直径，它等于倍的流通面积比上湿润周长。４．固体壁面无滑移，射流速度垂直于入口。２－图８为自带整流片喷嘴内外流场边界条件示意图。＾压力ｆｔＯ＃面壁面压力入口Ｘ＝Ｊ纖气——壁面压力出ｎ压力出口图２－８喷嘴内外流场边界条件示意图２．５圆锥收敛型喷嘴流场仿真及结果分析一由于仿真结果与实际情况有定的误差，根，可通过理论分析与仿真结果的对比 西南交通大学硕士研究生学位论文第１４页一据理论计算指导仿真参数的设置，控制误差在定范围内，尽量与实际情况相符。本文所研究的自带整流片喷嘴是在圆锥收敛型喷嘴的基础上进行优化设计，此处先以圆柱形收敛喷嘴的计算与仿真进行对比来验证仿真结果的真实性。°２－９３８ｍｍｍｍ１３图为圆锥收敛型喷嘴在入口直径为，出口直径为８，收缩角为，５３２－１喷嘴总长１．１ｍｍ，圆柱段长度为２１．４ｍｍ的条件下的喷嘴流场速度分布云图，图０是喷嘴轴心的速度分布曲线，横坐标零点处为喷嘴入口，从喷嘴入口到外流场末端圆壁面总长１１５３．１ｍｍ。—＇＂■？？？１＿１＿１＿ｉｍ＿ｍｌ１ｍｉｎｉ＿ｉｊ■動ｉ脚、ｊｗｉｍ月Ｗｆ＾＾．ｍｔｇｉｘｉｔｗ”「■！■？备ｉｉｉ■？｜＿Ｊ｜｜ＷＨ“‘￣‘－＞■０－‘３＋０１Ｊ８？隱“‘ｆ输－－ｓａ．ｅ４８．Ｍ－，臺ｆＯｉａ３＞ｆｅ，Ｋ；＇ＬＳｉ－＇。：－■？：《：：６ｖＩｉｌＨＩｉｌｉ勵２５０郷：－丄：謹ｓｗ－？．＾ＢＳＢ■紹！腿ｊｇＭＩＷｌＷＷＷＷＵ激Ｓ＾概；理然３ｇＷＷ＜ｉｍＭＭｉ＿！ｉｉｌ＜＜一＂、：／；ＳＳ＾＾ｅａＷｉＭ搞驗缕捷ｊＷＭＳＨｉＷｆｅ碑ｉｍＭ＿？ｆｉ＜ｇｉＭ，［ｆｐｇｇｇｇｊｇｊ＾■：．？＾＾．．“夢，；ｎ１細Ｔ：、－、－？．＾Ｉ，Ｉｉ．ｅ）．，：ｆｅ１４Ｋ１？．；＾變茶：‘－Ｌ：－９－＾＾．１０ｅＫＪＯ（‘‘＾－…Ｈ９４．５５ｅＫ）０４：＾：０４ｆｌＳ２．２７００ＱＯＯｅ－ｒｔＪＯ．图２－９圆锥收敛型喷嘴速度云图５０］４－５Ｊ４０－３５－３０－＾２０－１５－１０－」￣￣０？？－－？ｔｒＴ１Ｉｉ１７ｒ００．２０．４０．６０．８１１．４矩高喷嘴入口长度２－图１０圆锥收敛型喷嘴轴心处速度曲线图－９２－０８ｍ由图２和图１０可以看出，喷嘴出口速度为４５．／ｓ，在外流场末端圆面为壁面，所以射流速度急剧减小到０。３２［］由喷嘴出口速度公式： 西南交通大学硕士研究生学位论文第１５页２－４＝Ｖ（）—￣＾０。式中９速度系数，孔口出流时可取０．９７．９８根据式２－４＝＝可得无整流片喷嘴流体的速度为：Ｖ４５．９７ｍ／ｓ（）由于喷嘴射流的清洗效果和打击力、流量有很大关系，流量是水射流的主要参数，由流量计算公式：１，＝－Ｑ７ｃｄＶ２－５（）４式中ｈ喷嘴出口直径，ｍ；喷嘴出口速度，ｍ／ｓ。根据式２－５＝；ｒ＾ｐｖ＝１３６２Ｌ／ｍｉｎ可得无整流片喷嘴流体的流量为：５．（）０ｉ４。水射流的打击力是流体对清洗塘物的打击能力，主要由射流的压力、流量和高压水的密度决定［３，本文研究对象为自由射流：，打击力公式尸－＝２６）誓（ｏＡ一一式中９流速端面收缩系数０￣般取值为．８１．０，；２乂一口ｏ喷嘴出端面面积，ｍ２－可得无整流片喷嘴流体的打击力为＝９根据式６：Ｆ３．８５Ｎ（）０通过Ｆｌｕｅｎｔ软件Ｐｌｏｔｓ中的ＸＹｐｌｏｔ得到流体的速度，由ＦｌｕｘＲｅｐｏｒｔ中的ＭａｓｓＦｌｏｗ３３［］１１＆１６得出流体的流量ｃｅｓ－，Ｆｏｒ得出流体对外流场壁面的打击力。表２２为喷嘴流体速度、流量和打击力的理论值与仿真值的对比。表２－２无整流片喷嘴理论值与仿真值的对比速度流量（Ｌ／ｍｉｎ）打击力（Ｎ）理论值４５．９７１３６．２９３．８５仿真值４５．０８１３０．２９３．０５１．９４％４．６１％０．８５％＾－２可以看出通过表２，理论值与仿真值相差较小，其中速度误差为１．９４％，流量误差为４．６１％。，打击力误差为０．８５％，仿真模型的仿真结果可信 西南交通大学硕士研究生学位论文第１６页２．６流动状态的对射流特性的影响采用２．３中流体在瑞流流动状态时圆锥收敛型喷嘴射流的模型，保持喷嘴参数不变，但在Ｆｌｕｅｎｔ中改变模型选取为ＶＯＦ多相流模型和Ｌａｍｉｎａｒ层流模型，其他边界条件同２．３中设定，对层流流动状态下时喷嘴的射流情况进行仿真模拟。－图２１１为层流状态下喷嘴的速度分布云图。＾咖：”哪嘿＿＾‘‘版ｗ々‘？：．．．．：ｆ：！Ｊ：」＝必■每“：：、，，４Ｇ６ｅ４０１．：一—３？．ｆｉ２ｓ０ｌ■‘”■＋ｓ０】３ｉ９．＼—１－１丄删—ｌａｗ；■‘ＩＭＨｉｋ？－丨Ｉ■Ｂｂ：２３ｒｉ＿Ｉｈｉ丨．ｗ＊＊＾ｅ３１［．＝灣．ＩＰ‘１■．＞．．＿二．丄Ｊ‘，４‘１．２３ｅ０１．‘＇＋９．５６００ｅ／‘＋７．１７ｅ００＋４．７８ｅ００？＋２．３９ｅａ｜ｉＯ．Ｏｅ＋００图２－１１圆锥收敛型喷嘴速度云图２－－由图１１和图２９对比可知，层流状态下射流对中性良好，水柱基本上没有分散，２－射流的集束性更好，而且射流的最大速度也有所提高。图１２为不同流动状态下射流的轴心线上的速度曲线，横坐标零点处为喷嘴入口。５０１丨？Ｉ４０３５３０２，－■一瑞流流动５２０－墙一层編１５－１０‘Ｊ＊￣￣０？＂！１１１ｉｒ１１００：２０．４０．６０．８１１．２１．４赌噴稱入口长度２－图１２轴心线上速度曲线图－２由图２１可知，在喷嘴出口处不同流动状态的射流速度差距不大，但是在外流场２００ｍｍ处，瑞流流动的射流速度减小较快，层流流动时的速度较瑞流流动时更大，并 西南交通大学硕士研究生学位论文第１７页且层流流动时射流在外流场速度减小率降低，这说明减小流体的瑞流度可以提高流体的射流速度２－３，从而提高射流清洗能力。表为喷嘴出口处和外流场壁面处速度的对比。表２－３不同流动状态速度对比流动状态喷嘴出口速度（ｍ／ｓ）１０００ｍｍ处速度（ｍ／ｓ）层流流动４５．０５４３．８９瑞流流动４５８４３．４８￡５０１ｏ－■Ｌ＾Ｉ一Ｉ层流流动Ｉ—淵疏动０－￣１１１１１１ｉ．．００．０２０．０４０．０６０．０３０．１０．１２向离中心轴的矩离／Ｂ２－图１３距喷嘴出口９００ｍｍ的Ｘ方向速度一２－１致由图３可知，在外流场９００ｍｍ处，水柱的变化趋势，但是层流流动的射。流在Ｘ方向上速度核心段更大，更不易发散，水柱更集中，射流集束性更好５０４０－３５３０－一－２５＾ＭＳｆｔ务充动－糊２０层流流动－１５‘．４＂０ｉ１１１１１０．００．０２０．０４．０６０．０８０．１０ＵＹ方向距中心轴的矩离／ｒａ２－口９００ｍｍ图１４距喷嘴出的Ｙ方向速度－Ｙ由＿２１４可知，在外流场９００ｍｍ处，方向的水柱速度大小和变化趋势和Ｘ方 西南交通大学硕士研究生学位论文第１８页向基本相同，层流流动较瑞流流动射流核心段速度更大，射流集束性更好。，１．２０？＜８０Ｓ曼－１出０－．４￣＂恩宽流动號流流动－０．２Ｊ，‘——０‘１１１Ｓ１１ｉ００．．．．２Ｇ．４０．６０８１１２１４距高喷嘴入口２－图１５轴心线上动压曲线－１５１由图２可知，层流流动下射流的水柱在出口到外流场０００ｍｍ处动压均大于瑞流流动，而端流流动的动压下，但是在外流场１０００ｍｍ后，层流流动的动压下降迅速降幅度较小。，瑞流流动的动压大于层流流动的动压由ＦｌｕｘＲｅｐｏｒｔ中的ＭａｓｓＦｌｏｗＲａｔｅ得出流体的流量，Ｆｏｒｃｅｓ得出流体对外流场壁２－４面的打击力，数据如表所示。表２－４不同流动状态下射流打击力和流量的对比流动状态流量（Ｌ／ｔｎｉｎ）打击力（Ｎ）７层流流动３６．２９．８８１端流流动１９＾＾２－４可由表知，与瑞流流动的射流相比，层流流动下射流具有更大的流量，而且射流的打击力也有一定的提高。２．７小结根据圆锥收敛型喷嘴进行建模分析，通过Ｇａｍｂｉｔ的建模和Ｆｌｕｅｎｔ的仿真分析，通过理论和仿真模拟的对比验证了模型的正确性。并通过设置不同的流动状态对比得出？如下的结论：１．层流流动较瑞流流动的射流速度更大，水柱的集束性更好，在外流场中水柱的核心段较大。２．口处流体的动压较大１０００ｍｍ以上的较层流流动的射流在喷嘴出，但是在射流远处不如瑞流流动的射流动压。３．对于射流清洗效果中很重要的流量和打击力两个参数，层流流动的射流流量更 西南交通大学硕士研究生学位论文第１９页大，射流打击力也较高，表明降低流体的瑞流度可以有效的提高射流清洗能力。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２０页＂’＂＇ｉａｇｇ，——――—――——ｇＭｉ＂Ｉｌｉ‘ｌ—＾―——１＾—ｒ．＾ａ—ｍｇ—第３章自带整流片喷嘴射流特性研究一本章将在圆锥收敛型喷嘴射流的基础上进行进步的优化，得到整流片喷嘴模型，－Ｓ模型对新的喷嘴进行仿真，得通过ＲＮＧＫ，并对影响喷嘴射流的主要因素进行研究出较好的结果。３．１自带整流片喷嘴网格模型和边界设定。为了减小喷嘴射流的瑞流强度，对喷嘴进行结构改进在，减小流体的能量耗散，达圆锥收敛型喷嘴的出水直段中加设整流片，通过整流片将流体域划分为几个部分－－到减小流体瑞流强度目的３ｌａ。３ｌｂ是不同长度整流片的结构。，见图图ＩＩＩ，３片４片５片ａ不同数量的整流片）＇＾－７７７－７？／／＞／／／／卿／／／＞／／／＞！＼ｒ＾ｈ／７７：？／：２．ＯｍｍＩＱＪｍｎｎ１．４ｍｍ１Ｓ＿＿ｂ）不同长度的整流片－图３１改进的低压圆锥收敛型喷嘴ｔ对于自带整流片的喷嘴，采用Ｇａｍｂｉ建立３Ｄ模型，利用面切割对网格采用分块＿此处网格需进一步处理，由于在圆柱直段的整流片尺寸较小且需重点观察流体变化，一加密００ｍｍ、１０００ｍｍ的，使用六面体网格模型。喷嘴出口处建立个直径为２长度为一－２所。圆柱形外流场，如图３示边界条件设定与第二章致，为压力入口和压力出口边界。导入Ｆｌｕｅｎｔ进行计算，采用ＶＯＦ多相流模型。射流流场是高雷诺数状态，釆用３５［］－ＳＲＮＧＫ瑞流模型，设定完成后进行模拟仿真。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２１页ａ喷嘴模型）ｂ喷嘴计算流场模型）图３－２自带整流片喷嘴模型３．２喷嘴的ＣＦＤ解析及结果分析３．２．１整流片数量对喷嘴射流的影响保持喷嘴的结构参数不变，分别取整流片数量为３、４、５，与无整流片的圆锥收敛型喷嘴做对比。采用ｇａｍｂｉｔ建立喷嘴物理模型，使用六面体网格对模型进行中网格划分，分别将３、４、５片整流片喷嘴与无整流片的圆锥收敛型喷嘴ｍｓｈ网格文件导入ＦｕｅｎＦｔｋ－８ｌｔ，在ｌｕｅｎ中选用ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧ端流模型进行仿真，保持流体进－口压力ｌ．ｌＭＰａ，出口压力为大气压。图３３不同整流片喷嘴的速度分布云图。？■？？‘＾’、■１ｉ—１ｉｓ：；一、．＾！ｖｆＩＢ＇．３ｉＪｔａｔ，：？？？＿＂－Ｖ．ＵＣＯＷ必■ＢＨ＂ｔｄｗ？ａ）无整流片ｂ）３片‘．－＇ＷＷＷｐ％■，＿＿＿、＾＜１＇：１、＇＾Ｉ－‘■”…《：、汽，－－？ｅｉ：－零ｕ？＿，：．．；．－．＞－：―－－？－■Ｈｉｓ，《ｙ？；－ｉａｓＷ？？＂ｈｂＢＢｒ？．．．｜｜ＨＨＨ＇‘＜．ｒａｔ＊？＊＜？？Ｉ■？３０ｆＳｃｏｈｏｏｃ）４片ｄ５片）图３－３不同整流片下的速度分布云图３－３可知，由图：当水流进入喷嘴时，在经过喷嘴圆柱直段时水流速度达到最大值 西南交通大学硕士研究生学位论文第２２页随着喷射距离的增加，水柱在Ｚ轴上的速度基本不变，在该边界条件下流体的射程较远，水柱的等速核较长，在水自重的情况下有向下倾斜的现象，射流水柱的集束性很好。为了更直观的对比各喷嘴流体的速度，，取轴心线速度值进行对比由于流体在进入圆柱直线段前速度值相差不大，为了便于区分，图中纵坐标取速度值下限为４０ｍ／ｓ，曲线为从距喷嘴入口１３１．７ｍｍ的圆柱直线段到距喷嘴入口１１００ｍｍ的外流场的流体速－４所示度值，如图３。４７１＾３、？糊４３－＋无整流片為４２，－３片＋４片４１－５片＂■４０＞１１１ｒ１００．２０．４０．６０．８１拒高喷嘴入口长度ｚ／？图３－４不同整流片数的喷嘴速度分布图一一３－４可由图知：在入口压力定的条件下，各喷嘴的速度变化趋势致，流体通过喷嘴速度急剧增加，之后速度幵始缓慢下降，其中４片整流片喷嘴速度最大，４片整５－１。３流片喷嘴和片整流片喷嘴速度曲线下降趋势较小，无整流片喷嘴速度最小表为不同整流片数在喷嘴出口和距离喷嘴出口１０００ｍｍ处轴心速度的对比。３－表１不同整流片数的速度对比整流片数喷嘴出口速度Ｑｎ／ｓ１０００ｍｍ处速度（ｍ／ｓ））无整流片４５．０８４３．４８３片４５．６６．４３．９２４４５．８３４４片．７３５４５．８７４＾＿＾由表－口段面积减小口处流体的速３１可知，随着整流片数的增加，出，在喷嘴出度也随之增加；在距喷嘴出口ｌＯＯＯｍｍ处，由于整流片的整流作用，减小了流体的能量损失，增加了流体的集束性，使流体速度减小变缓，但并不是整流片片数越多整流效果越好，其中速度减小率最低为４片整流片的喷嘴为２．３９％，最高为３片整流片的喷嘴为３．８１％。－图３５为不同数目的整流片喷嘴轴心线上的瑞流强度。流体进入喷嘴后端流强度 西南交通大学硕士研究生学位论文第２３页一急剧增加，，在喷嘴出口处达到第个局部最高点，进入外流场后由于与外流场中空一气发生能量交换，水流的瑞流度仍会继续增大定程度后瑞流，直到水流能量减小到度才开始下降。加入整流片后，在喷嘴外流场中流体的瑞流强度较圆锥收敛型喷嘴的湍流强度有了明显降低。随着整流片数目的增加，，４片整流片喷嘴的流体瑞流强度最低整流效果最好，水柱更集中，明显优于３片整流片喷嘴和５片整流片喷嘴。０．７］－。．６＼－／＋０．５无整流片Ｉ－。．４－１３片ｉ／／ｆｌＫｌｆ■？／＇■■■■ｉＷ＞－片！：：雖一Ｊ５片Ｉ０Ｈ１＼！！００．２０．４０．６０．８１ｓ离喷嘴入口长度图３－５轴心线上水的瑞流度图一３－６直增加由图可知，直至流出喷嘴后，水流的动压开，流体进入喷嘴后动压始减小。其中４片整流片喷嘴的动压最大，但３、５片整流片喷嘴与原喷嘴相比动压较－小。由表３２可知，４片整流片喷嘴流体压力值最大，射程最远。１．１１：：：？？？？、＋无整流片￡．Ｗ＂－—＼＼３片ｉ０－．７５＼■？４片：０－．７Ｉ一５片－０．６５１＾—．６０１１１１１１０．２０４０．６Ｄ．８１０．柜离喷嘴入口长度＂《？图３－６轴心线上动压曲线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第２４页表３－２不同整流片数的动压对比整流片数喷嘴出口（ＭＰａ）１０００ｍｍ处（ＭＰａ）无整流片１．０１０．８９３片１．．０４０７９４片１．０５０．９４０＾＾３－３由理论分析易知，减小喷嘴出口面积和增加流量均会使射流打击力增大，如表为不同整流片数喷嘴射流打击力与流量。表３－３不同整流片数喷嘴射流打击力与流量整流片数打击力（Ｎ）流量（Ｌ／ｍｉｎ）无整流片９３０５１３０．２．３片９２．７１１３０．２４片９０．５２１２９５９１２９＾＾由表３－３口可知，，随着整流片数的增加，流量也会随着喷嘴出面积的减小而减小喷嘴射流的打击力也会有所下降。综上所述，整流片的数量对喷嘴射流轴线上的速度影响不大，但是对流体端流度和动压的影响较明显，其中片数为４的整流片喷嘴的流体端流度最低，动压最大；流体的打击力和流量随着片数的增加而减小。３．２．２整流片长度对喷嘴射流的影响３。由．１可知，并且射程最远保持进口，当整流片数为４片时具有较好的整流效果压力为ＩＭＰａ、出口压力为大气压、整流片数为４片，对整流片长度分别取２１．４ｍｍ、１５ｍｍ和１０．７ｍｍ，对３种不同喷嘴釆用Ｇａｍｂｉｔ建立物理模型，喷嘴出口建立长度为１０００ｍｍ的外流场，边界条件选用压力入口与压力出口，保持水流进口压力不变为＿１．１ＭＰａ，出口为大气压。设定好边界条件后导入Ｆｌｕｅｎｔ中选择ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧ－Ｓ－Ｋ瑞流模型进行仿真模拟。图３７为不同整流片长度喷嘴的速度分布图。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２５页４６」４５．８－４５．６４５．４，３—？－２１．４ｍｍ＾■％ｖ」—Ｉ４４．８１５ｍｍ牧？－‘＂■＂１０，７ｍｍ－４４．４４４－！．２４？￣４Ｉ１：１００．２０．４０．６０．８１距离喷嘴入口图３－７不同长度整流片喷嘴的速度曲线图一－由图３７可知致，整流片的长度对速度的影，不同长度整流片喷嘴的速度基本２１响不大．４ｍｍ，的整流片喷嘴速度稍大。表３－４不同整流片长度的速度对比整流片长度喷嘴出口速度（ｍ／ｓ）１０００ｍｍ处速度（ｍ／ｓ）４２１４．７３．４ｍｍ４５．８３１５ｍｍ４５．８４４４．６３１０．７ｍｍ４５．８３４４．６２－４可３，由表以看出，当整流片长度不同时在轴心方向喷嘴出口和距离喷嘴出口ｌＯＯＯｍｍ处速度基本不变。３－８可由图以看出，不同长度整流片的喷嘴轴心线上瑞流强度随着长度的减小而增大，特别是整流片长度从１５ｍｍ减小到１０．７ｍｍ时，瑞流强度有较明显的增加，长度为２１．４ｍｍ的整流片喷嘴整流效果最好。０．４１■０．３３Ａ■■－“＿－４ｍｍ２１．麗Ｉ８°－＂／－１５ｍｍ１０．７ｍｍ０．０Ｓ－０Ｈ１Ｊ１１１Ｏ０．２０．４０．６０．８１拒离喷嘴入口长度ｉ／ｎｉ图３－８轴心线上水的端流度图 西南交通大学硕士研究生学位论文第２６页一３－９致由图可知，但随着喷射距离的，不同长度整流片喷嘴在出口处动压几乎增加５００ｍｍ１５ｍｍ和１０．７ｍｍ的整流片喷嘴动压开始减小，其中１５ｍｍ，在喷嘴出口处３－５２整流片的喷嘴动压最小。由表可知，１．４ｍｍ长的整流片喷嘴水流具有较高压力，具有较远射程。：ｒ■■■■＿０．９｜＾一２１．４ｎ￡ｉｍ？０■Ｊ．８，＼．毋０』一ＩＳｍｍ０－．７５■１０．７ｍｍ０７■．０－．６５＾－０．６ｔ！１！１１０（Ｕ０．４０．６０．８１Ｅ离喷嘴入口长度图３－９轴心线上动压曲线表３－５不同整流片长度的动压对比整流片长度喷嘴出口（ＭＰａ）１０００ｍｍ处（ＭＰａ）２１．４ｍｍ１．０５０．９４０．４６ＩＳｍｍ１．０５０．３７１０．７ｍｍ１．０５由分析可知，从而增加射流打，减小整流片的长度可以增加流体经过喷嘴的流量击力－，仿真结果如表３６所示。表３－６不同整流片长度的流量与打击力对比整流片长度流量（Ｌ／ｍｉｎ）打击力（Ｎ）２１．４ｍｍ１２９９０．５２１５ｍｍ１３０．２９１．２１１０．７ｍｍ１３９１．２５＾３－６可知由表，随着整流片长度的增加，打击力和流量均随之减小，当整流片长度为１０．７ｍｍ时打击力和流量最大，分别为２．１６７ｋｇ／ｓ和９１．２５Ｎ。综上所述，整流片长度的变化对水射流速度、瑞流度影响都不大，当整流片长度２１为．４ｍｍ时射流时射流速度和动压最大，，射程最远，且流体瑞流度较低但射流打击力和流量也会随着整流片长度的增加而减小。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２７页３．２．３整流片截面对喷嘴射流的影响由３．１和３．２可知，当整流片数为４片，长度为２Ｌ４ｍｍ时整流片喷嘴具有较好的整流效果，，，但由于减小了喷嘴出口面积使流体流量和打击力减小因此在该形状的整流片基础上，通过改变整流片的面积，从而达到既能提高喷嘴整流效果，又可以降低对流体流量和打击力的减小效果。保持进口压力为ＩＭＰａ，出口压力为大气压，整流片数为４片，整流片截面的高度Ｘ厚度分别取ｌｍｍＸ０．２ｍｍ、０．５ｍｍＸ０．２ｍｍ和０．５ｍｍＸ０．１ｍｍ。同样对３种不同喷嘴在Ｇａｍｂｉｔ中建立物理模型，喷嘴出口建立长度为１０００ｍｍ的外流场，边界条件选用压力入口与压力出口条件后导入ｎｕ－８ｅｎｔ中选择ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧｋ，设定好边界２－－瑞流模型进行仿真模拟。由式１可知，喷嘴出口截面的变化对速度影响不大，图３１０（）为不同整流片截面喷嘴的速度分布图。４６．５“ｋ４５．，Ｊ＇＾／Ｖ－＊、＼■＊■－＊－０＾．５ｆｎｍ０．１ｎｉｍ丨■Ｈ＼■＼■■▲‘＊？４—ｌｍｍ０．２ｍｍ為－Ｊ—————ｒ４４－彳１ｒ００２０４０．６ＯＪ１蹄明入口挪／■图３－１０不同整流片截面喷嘴的速度曲线一３－由图１０可知，各喷嘴速度变化趋势致，外流场边界处速度相差不大，仿真结果如表３－７所不。表３－７不同整流片截面的速度对比整流片截面喷嘴出口速度（ｍ／ｓ）１０００ｍｍ处速度（ｍ／ｓ）０Ｘ４４．４９．５ｍｍ０．１ｍｍ４６．０２４２０．５Ｘ０．２ｍｍ５４．９ｍｍ４．９４１ｍｍＸ０．２ｍｍ４５．８３４４．７３－４３７可０００ｍｍ．２ｍ／ｓ，由表知，５，在外流场１处不同整流片截面的流体速度最大为最小为４４．８ｍ／ｓ，可见整流片截面的改变对喷嘴轴心线上速度的影响不大，理论分析与仿真结果相符。 西南交通大学硕士研究生学位论文第２８页３－Ｘ由图１１可知，截面为０．５ｍｍＸ０．２ｍｍ和１ｍｍ０．２ｍｍ的整流片喷嘴湍流强度都较小，而Ｏ．ＳｍｍＸＯ．ｌｍｍ的整流片喷嘴由于整流片截面积较小，湍流强度较大，整流效果不好。０．６，－０．５▲说＜＊＼」▲”＿４＊－－＾．．＾０．３１Ａ？＊０５ｍｍ０１ｍｍ＾＊ｒＳ■０－５＿０，２ｍｍＩ＊－ｉｍｍ００２．２ｍｍ－Ｍ５ｊｆｏｘ／０；！００．５１賴喷嘴入口长度＂ｍ３－图１１不同整流片截面喷嘴的瑞流强度曲线３－１２由图可知，不同截面整流片喷嘴在出口处动压有较大差异，其中整流片截面为ｌｍｍＸ０．２ｍｍ的喷嘴动压最大，具有较远射程。１．１１５－１．０Ｉ１ＴＰ＂Ｓ，ｈｗｎＴ－＇０．９５－＊－０５ｍ０５．ｍ．１ｍｍ■＇０．５ｍｍ０２ｔｗｎ罢ｌ＊ｒｍ０（ＴＴＬ．２ＴＯＯｇ０＾５－■顯１＾＊０．８ｉ；ｒ１０．１０．３０．５０．７０９１１．赌喷嘴入口长度ｉ／ｎ图３－１２不同整流片截面喷嘴动压曲线表３－８不同整流片截面喷嘴的流量和打击力仿真值整流片截面流量（Ｌ／ｍｉｎ）打击力（Ｎ）０Ｘ．２９４．５ｍｍ０１ｍｍ１３．４４．５ｍｍＸ２ｍｍ１３１．４００．９３．１５１ｍｍＸ０．２ｍｍ１２９９０．５２ 西南交通大学硕士研究生学位论文第２９页３－８可知由表，减小整流片截面可以增大喷嘴流量，从而提高喷嘴射流打击力，而且由于整流片的整流效果，当整流片为０．５ｍｎｉＸ０．２ｍｍ和０．５ｍｍＸ０．１ｍｍ时较无整流片喷嘴的射流流量和打击力更大，此时既能减小流体的瑞流度，又能增大射流的流量与打击力。综上所述，整流片截面的变化对射流有较大影响，其中０．５ｍｍＸ０．２ｍｉｎ时射流速度最高．１ｍｍ，瑞流度最低，１ｍｍＸ０．２ｍｍ时动压最大，射程最远，而０．５ｉｎｍＸ０时具有最大的流量和打击力。３．３小结利用．Ｆｌｕｅｎｔ软件对整流片喷嘴进行模拟仿真，通过改变整流片的各项结构参数，分析了其对各自射流的影响。１．整流片喷嘴对喷嘴射流速度的变化趋势无影响，整流片数量和结构的改变对射流轴心线上速度有较小增加。２．流体从进入喷嘴到流体通过喷嘴射到範面的过程中，在喷嘴收缩段随着截面减小瑞流强度一直增大，在流体离开喷嘴时达到局部最大值后经过短暂减小，随后进行二次增加￣４００ｍｍ处达到最大值第，在距出口３００ｉｎｍ，随后由于与周围空气发生能量交换，流体能量减小。，使流体瑞流强度幵始缓慢降低３．整流片喷嘴是在流体通过圆柱段出口时减小流体的瑞流强度，整流片数量为４片，截面为ｌｍｉｎＸ０．２ｎｍｉ和０．５ｍｎｉＸ０．２ｍｍ时流体瑞流强度最小，整流效果最好。．整流片的长度对喷嘴轴心线上动压影响较小４。整流片长度的减小会减小喷嘴的动压，导致喷嘴的射程缩短。整流片数量和截面对喷嘴轴心线上动压影响较大，其中片数为４片，整流片截面为ＩｍｍＸＣＵｍｍ时流体动压最大，射程最远。５．增加整流片数量和改变整流片长度均会减小射流流量和打击力，且片数越多，长度越长射流流量和打击力越小。６．减小整流片截面可以增加整流片喷嘴的流量和打击力，但也会影响到射流射程１和流体瑞流强度．５ｎｍｉＸ０．ｎｍｉ的喷嘴流量和打击力最大。，其中整流片截面为０ 西南交通大学硕士研究生学位论文第３０页第４章整流管炮杆结构的喷嘴射流特性研究自带整流片喷嘴是通过减小喷嘴出口处流体瑞流强度从而减小射流过程的瑞流强度而提高整流效果。在实际操作中，水流从泵到喷嘴的运输需要经过较长的软管，在这段距离水流的紊流度会不断增加，导致喷嘴收缩段以及圆柱直段流体瑞流强度仍然较高。炮杆是对喷嘴进行安装固定的连接件端弯头比较多，炮杆也是水介质，由于前整流的重要装置。本章根据某绝缘子水冲洗系统的具体参数，通过理论分析设计出在喷嘴入口端炮杆加入整流管来减小流体瑞流度，并将对设计出的喷嘴进行ＣＦＤ仿真分析，比较整流管数量、长度和形状对喷嘴射流特性的影响。４．１整流管喷嘴的物理模型－炮杆前端与喷嘴相连，。，后端与水管相连结构如图４１所示普通炮杆和带整流管炮杆的结构如图４－２所示。膨段膽廳投￣ｒｒｎｊｗ／膽／Ｍ爾蕭／／／層册詹層層蕭厦邏画＿＿４－图１整流管炮杆结构０＿ａ普通炮杆ｂ）整流管炮杆）图４－２整流管结构 西南交通大学硕士研究生学位论文第３１页４．２喷嘴流场的网格模型为了便于观察流体经过喷嘴后的射流特性，模型选择３Ｄ模型，喷嘴的简化模型如－３所示图４。炮杆后段整流苷炮杆前段喷嘴外流场区域Ｉ丨Ｉ＞图４－３整流管炮杆喷嘴简化模型整流管炮杆的结构较为复杂，在Ｇａｍｂｉｔ中采用分块划分网格。在整流管部分流体状态变化较大，采用六面体网格划分，在炮杆，流场，而且是模型的主要作用段两端口建立一变化较小：个外流场便于观察流体从喷，采用四面体网格进行划分在喷嘴出嘴流出的状态。由于模型网格数量较多，设置直径２００ｍｍ和长度７００ｎｉｍ的外流场。－ｉｔ４４所。ａｍｂ喷嘴段和外流场区域依旧采用六面体网格划分，网格划分如图示在Ｇ中ｌＭＰ设置好边界条件后导入ｎｕｅｎｔ．ｌａ，，仍然选择压力入口和压力出口，入口压力为出口压力为一个大气压。图４－４喷嘴网格模型４．３喷嘴的ＣＦＤ解析及结果分析４．３．１整流管根数对喷嘴射流的影响、１２选取圆锥收敛型喷嘴为基础，在连接件炮杆中分别加入０９和根整流管进行４－５所示对比。其中９根整流管炮杆的截面如图。＿图４－５整流管９根的炮杆 西南交通大学硕士研究生学位论文第３２页＿ｅｎ－在Ｆｌｕｔ中选用ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧｋｓ湍流模型进行仿真，轴心上速度曲线如图４－６所示。４６１：：－４４．５５、４４－３１、Ｈ－堪似．５ｔ普通炮仔一－９根整流管炮杆４３—１２根整宠官炮ｆ４２－．５４２１ｉｉｉｉ００．２０．４０．６０，８ＩＳ离喷嘴入口嫩／ｍ图４－６不同整流管根数水的速度曲线图－６可由图４知，经过，，流体经收缩段后速度急剧增加圆柱直段流体离开喷嘴后随着流体距出口距离的增加，流体在轴线上速度开始缓慢减小。整流管炮杆对流体速一度有定增大１２根整流管炮杆喷嘴的速度最大，普通炮杆。表，其中喷嘴的速度最小４－口７００ｍｍ１为普通炮杆喷嘴和整流管炮杆喷嘴在喷嘴出和距离喷嘴出口处轴心速度的对比。－表４１轴心线上速度对比整流管根数喷嘴出口ｍ／ｓ７００ｍｍ处ｍ／ｓ（）（）普通炮杆喷嘴４５．０８４３．６６９根整流管炮杆喷嘴４５．６７４４．６８１２根整流管炮杆喷嘴４４４．７５＾－由表４１可知，由于整流管的整流作用，减小了流体的能量损失，使流体速度减１２１９４％小变缓，根整流管喷嘴流体的速度减小率为．。而普通炮杆喷嘴的速度减小率３．１５％为。５０■一普通炮杆３５．＾Ｍ－■＂９根整流管炮杆ｊ２５４一＜：１２根兹流管炮杆１ＶＩ－￣￣＂＂“０＾１１１！ｉｒ！Ｉ！１１１１！１１１（ｒ１００．．０．．００５００１００１５０２向离中尤韻的矩离／ｍ４－图７距喷嘴出口７００ｎｉｍ的Ｘ方向速度 西南交通大学硕士研究生学位论文第３３页－由图４７可知，不同根数整流管炮杆的喷嘴在Ｘ方向上射流的速度大小变化趋势一致，，但是加入整流管的炮杆的喷嘴射流核心段速度较大Ｘ方向上较高速度区域变。长，射流集束性好，减小了水柱的发散０－．６１０．５：－。．４：暴ｏ－Ｓ．３：／／／／普通炮杆麗０２－＊／／—９根整流管炮杆ｌｉ／／—１２根整流管炮杆０－１！１ｉ１Ｊ００２０４０６０．８．．．Ｘ距离喷嘴入口长度ｉ／ｍ图４－８轴心线上瑞流度曲线图－上瑞流强度曲线图４８为不同根数整流管喷嘴的轴心线，由图中可知，在喷嘴收１２缩段流体的瑞流度迅速增加，加入根整流管的炮杆流体从喷嘴入口端幵始瑞流强度有明显的下降，整流效果明显。由于９根整流管炮杆的喷嘴整流管分布在炮杆壁面，，流体的瑞对轴线上流体整流效果较差，因此收缩段流体的瑞流度较大。在外流场中一一流度会经过３次变化即先减小，再增大，到定程度后再减小这样个过程，其中９￣根整流管炮杆的喷嘴在喷嘴出口３００ｍｍ７００ｍｍ处整流效果较好，而７００ｍｍ后１２根整流管炮杆喷嘴的整流效果较好。－９可知入整流管的炮杆喷嘴能增加流体动压由图４，整流管根数越多，射流，加动压最大值区域越长。在喷嘴出口处，加入整流管的喷嘴中流体的动压最大值区域更长，，衰减较慢。其中１２根整流管喷嘴流体的动压较大，动压最大值区域最长水射流射程更远。 西南交通大学硕士研究生学位论文第３４页１＂．０６ｊ１．０４１－、？．０２＾１■＼？［＼０－￥．９８、ｍ、▲银０－．９Ｓ、、＋昔＿杆０－、—．９４９根整流管炮杆一１２根０．‘整流管炮杆．９２０＾—————？．．９！ｒ１１ｒ００．０．８１．２０．４０６臨喷嘴入口长度仏图４－９轴心线上动压曲线图综上所述，并且可以有，加入整流管的炮杆喷嘴后流体的速度和动压均有所增加效的减小流体瑞流度，流体速度越大，速；截；随着整流管根数的增加度减小率降低面上较高速度域变长，带整流管的区域流体端流度低于不带整流管的区域；动压最大值区域更长。因此，整流管根数越多喷嘴的射流效果越好。４．３．２整流管长度对喷嘴射流的影响由４．３．１可知，整流管对流体有较好的整流作用，增大了流体速度，增加了射程。一口，因此在保证炮杆长度定的前提下由于在设计时要考虑设备的整体尺寸，保持进压力为ＩＭＰａ，，炮杆前端长度不变，对整流管，出口压力为大气压整流管数为１２根长度分别取２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍ和３５０ｍｍ，分别建立模型导入Ｇａｍｂｉｔ划分网格并定义边界条件，导入Ｆｌｕｅｎｔ进行计算分析，在ｎｕｅｎｔ中选用ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧ－－Ｓ。Ｋ瑞流模型进行仿真。图４１０为不同整流管长度的炮杆喷嘴的速度分布图４５＜８ｎ：ｉ？－＼＾＋ｍｍ＾２００４４－—２５０ｍｍ掷．８—＾３ＣＫ）ｍｍ‘—３５０ｍｍ４４－．６－４４．４４４－．２１—４４Ｊ１１！１１００＾（Ｕ０．６０』１距离卿入口长度＂■图４－１０不同长度整流管水的速度曲线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第３５页————－由图４１０可知，整流管长度的变化对喷嘴轴心线上的速度影响不大，速度变化的一基本趋势致，其中３００ｍｍ长整流管的炮杆喷嘴射流速度最大；喷嘴出口及外流场７００ｍｍ处速４－２所示度值如表。表４－２不同整流管长度的速度对比整流管长度喷嘴出口（ｍ／ｓ：）７００ｍｍ处（ｍ／ｓ）２００ｍｍ４５４４．６４．６４２５０ｍｍ４５４４４．６１．６３００．６３４４ｍｍ４５．７５３５０４５．６３４４６２ｍｍ．－图４１１为不同长度的整流管炮杆的喷嘴在外流场７００ｍｍ处Ｘ方向上射流的速度一曲线图。由图可知：各喷嘴速度大小变化趋势致３００ｍｍ，但是长的整流管的炮杆的喷嘴射流核心段速度较大，减小，Ｘ方向上较高速度区域变长，射流集束性好了水柱的发散。５０－Ａ－＾３０１－Ａ－２００ｍｍ｜＾１－■－２５０ｍｍ＼Ｈ２５ｎｌｌｍｍ＾１３００１—３５０細２０｜＼：丨－——５一１Ｉｉ１００Ｊ．）１０．０２０．０３０．０４００５Ｘ心轴的距离／ｂ；片向离中图４－１１距喷嘴出口７００ｍｍ的Ｘ方向速度．４－由图１２可以看出，不同长度整流管炮杆的喷嘴轴心线上瑞流强度随着长度的增加而减小，其中整流管长度为３５０ｍｍ时轴心线上流体端流度最低，因此若要降低射流的瑞流度，可以在设备尺寸允许的情况下适当增长整流管长度。 西南交通大学硕士研究生学位论文第３６页０．４５１：１－＋２００ｍｍ＾０．２ｆ／／／２５０ｍｍｇｇ／／／ｉ０－１５－—？ｔＳＯＯｍｍ■３５０ｍｍ／／。：：Ｕ＾／０－ｊ１１１１１００．２０．４０．６０．８１距离喷嘴入口长度￡／？４－图１２轴心线上瑞流度曲线图一由图４－１３可知，水射流流体的动压变化几乎致，其中３００ｍｍ长的整流管射流动压最大。不过不同长度整流管的炮杆喷嘴射流动压差距不大，表明整流管的长度基本不会影响到水射流的射程。１－．０５１－１．０４１．的００ｍ２ｉｍ＼＼—？—２５０ｍｍ＾“＊１？泣＼３００ｍｍ＼＾５—３５０ｍｍ；＼－０．９９０“—．９８Ｉ！１（００．．．２０．４０６０８１距离喷嘴入口长度ｉ；／ｎ？－．图４１３轴心线上动压曲线图综上所述，整流管的长度的变化射流的影响较小，其中３００ｍｍ整流管的炮杆喷嘴射流速度最大，截面上射流的集束性最好，动压最大，射程最远３５０ｍｉｎ整流管的；而一－炮杆喷嘴射流瑞流度最小。考虑到射流的整体效应及设备加工０ｍｍ，般选用３０长的整流管。４．３．３整流管形状对喷嘴射流的影响ａ为了研究整流管形状对喷嘴射流的影响，保持进口压力为ＩＭＰ，出口压力为大气，整流管根数１２根３００ｍｍ，压，取整流管长度为实际应用中的对整流管形状分别取圆 西南交通大学硕士研究生学位论文第３７页柱体和六面体，并分别将２种喷嘴在Ｇａｍｂｉｔ中建立物理模型，喷嘴出口建立长度为－１０００ｍｍ的外流场，两种喷嘴的炮杆截面图如图４１４所示。＿＿ａ）圆柱体整流管炮杆ｂ）六面体整流管炮杆４－４图１不同整流管形状的炮杆截面图ｅｎ－－在Ｆｌｕｔ中选用ＶＯＦ多相流模型和ＲＮＧｋｓ瑞流模型进行仿真。图４１５为不同形状整流管炮杆喷嘴的速度分布。４６￣｜－４４－？－３糊４２－圆柱体４１－六面体４０＾１１１ｉ１００．２０．４０．６０．８１距离喷嘴入口长度Ｚ／ｍ４－图１５不同形状整流管水的速度曲线图－．由图４１５可知，圆柱体形状的整流管对应的轴线上射流速度更大，其最大速度区域也更长。 西南交通大学硕士研究生学位论文第３８页５０１４５、４０飞－３０一ｍｍＩ＾—六面体＞２５－Ｉ２。－會１．：００．０４０．０ｅ．０８０．１０．１２．０２００向高中心轴的矩离／ｎ－图４１６距喷嘴出口７００ｍｍ的Ｘ方向速度－由图４１６可得，圆柱体形状的整流管射流集束性更好，在射流核心位置速度更大，Ｘ方向上较高速度区域变长，减小了水柱的发散。０．４５１：：：？＿．２０一柱休／蟹「「Ｉ＿０．１５／Ｉ１一六面体ｊ。．。５ｙ』０１１１１１００２０．．４０．６０８１．ｓ高喷嘴入口长度“？４－图丨７轴心线上瑞流度曲线图－由图４１７可知，流体在喷嘴内瑞流度变化不大，两种形状的整流管对轴心处射流的整流效果都比较明显，但是在喷嘴出口处六面体形状的整流管炮杆喷嘴瑞流度增大口一７００ｍｍ较快，在喷嘴出７００ｍｍ处两种喷嘴的流体瑞流度基本致，以后六面体形状的整流管射流瑞流度略小于圆柱体形状的整流管。 西南交通大学硕士研究生学位论文第３９页１．２１１－０－．３￡０，５－圆柱体田、泡一７＾面而饮体０－．４０－．２－＾０．１ｒ１１００．２０．４０．６０．８１距离喷嘴入口长度ｉ／ｍ－图４１８轴心线上压强曲线图由图４－８１可知，不同形状的整流管射流的动压差距不大，相对而言，圆柱体形状的整流管炮杆的喷嘴动压较大，流体射程更远。综上所述，由于圆柱体形状的整流管流线型更好，流体经过整流管时的能量耗散较小，所以圆柱体形状的整流管的射流效果比六面体形状的整流管好，射流轴线上的速度和在外流场７００ｍｍ处的截面速度均较高，六面体形状的整流管的降低端流度效果较好，圆柱体形状的整流管射流的动压较高，圆柱形整流管的炮杆喷嘴射流的整体效果较好。４．４小结利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对整流管炮杆结构的喷嘴进行了模拟仿真，通过改变整流管的根数、长度和形状分别进行对比分析，分析了其对各自射流的影响。一一１．整流管的加入对喷嘴射流的速度有定影响，对射流轴线上的速度有定提高，，射流速度的减小率降低，根数越多速度越大，并能增加射流的集束性在外流场７００ｍｍ处１２根整流管的射流核心段的宽度最大，，整流管根数越多射流的集束性越好核心段宽度越大。２．整流管炮杆结构的喷嘴是在流体进入喷嘴前减小流体的瑞流强度，流体进入喷嘴后的瑞流度有明显的降低，从而使整个射流过程的瑞流度减小，其中整流管根数越多，长度为３５０ｍｍ，形状为圆柱体时射流的瑞流度最低，整流效果最好。３．炮杆中整流管长度对喷嘴轴心线上速度和动压影响较小，但对喷嘴轴心线上瑞流强度影响较明显，长度越长整流效果越好。４．炮杆中整流管的形状对流体的速度、瑞流度和动压均有较小影响，其中圆柱体形状的整流管炮杆射流效果较好。 西南交通大学硕士研究生学位论文第４０页５．对于讨论的喷嘴，整流管根数为１２根，长度为３００ｍｍ，整流管形状为圆柱体时整流效果最好。 西南交通大学硕士研究生学位论文第４１页总结与展望本文以某绝缘子水冲洗系统的圆锥收敛型喷嘴为基本研究对象，通过ＣＦＤ流体仿一Ｆ真软件ｌｕｅｎｔ进行了模拟仿真分析，深入分析研究了增设整流片和整流管炮杆对喷嘴射流性能的影响，并根据简单的圆锥收敛型喷嘴模型进行结构优化，通过对整流片和整流管的数量，结构等因素对喷嘴射流性能进行了研究。对提高喷嘴射流性能做了有益的探索。本文的主要工作包含以下几个方面：ＲＮＧＫ－１．釆用Ｓ模型和ＶＯＦ多相流控制方程对圆锥收敛型喷嘴内外流场进行了模拟，仿真结果与理论计算结果吻合。２．瑞流流动中高雷诺系数的射流会增加能量耗散，使沿程损失加大，并且还会加剧流体层与层之间的相互干扰，导致射流发散。３．以圆锥收敛型喷嘴为对象，仿真分析了在层流和瑞流两种流动下喷嘴的射流情况，其中层流流动下喷嘴的射流速度更大，，，射流集束性更好水柱不易分散并且射流的流量和打击力更大，清洗效果更强。４一．在喷嘴中，流体从进入喷嘴到通过喷嘴射流后打击目标祀这过程中流体的満一流度有二次明显的增加过程和二次减小过程，其中在喷嘴出口处达到第个局部最高，进入外流场后，点，由于与外流场中空气发生能量交换水流的瑞流度仍会继续增大，直到水流能量减小到一定程度后端流度才开始下降。５．通过在喷嘴出口增设整流片划分射流区域，减小了流体的瑞流度，并增大流体了速度，从而提高射流动压。其中，整流片数量为４片、长度为２１．４ｍｍ时清洗效果较。．５１好对于整流片截面形状，０ｍｍＸ０．２ｍｍ时射流速度最高，瑞流度最低，ｍｍＸ０．２ｍｍ时动压最大，射程最远，而０．５ｍｍＸ０．１ｎｉｍ时具有最大的流量和打击力。６．在喷嘴入口端的连接件炮杆内部可以通过增设整流管来减小流体的端流度，提３００高射流的集束性，增大射流核心段长度，有效提高清洗效果。其中整流管长度为ｉｎｍ，形状为圆柱形时，整流管根数越多射流效果越好。一通过本文的研究步开展：，以下工作需要进１．在研究不同结构类型的整流结构参数对喷嘴射流冲洗性能的影响时，由于采用的数值模拟计算域是有限的，，虽然能得出结论并能科学地解释现象产生的理论原因但对于实际整流结构对喷嘴射流冲洗性能的影响还需要更进一步的研究来丰富和完益口０一２．Ｈｕｅｎｔ软件在进行仿真模拟时，只能对特定的结构进行仿真模拟，对些参数的变化只能采用定量的方式进行变更个参数对射流性能的影响只能是一个趋势，，各而不一一定是个最佳值。而在实际工程应用中，射流冲洗影响因素是非常多的，因此，合理整流结构参数的选择仍然需要进行大量的实验与理论分析，通过仿真和实验相结 西南交通大学硕士研究生学位论文第４２页合的方式寻求适合于各个工况的最佳结构参数。 西南交通大学硕士研究生学位论文第４３页致谢一随着毕业论文工作的结束，我的研究生生活即将画上个句号。在这三年的学习生活中，有过成功的幵心，也有过辛劳的汗水，在论文工作的收尾同时，回首这两年的求学历程一，我不禁感慨万千，内心由衷的感谢在这两年里直帮助和支持过我的人。首先我要感谢我的指导老师于兰英教授，于老师在我的这两年求学经历中付出了很多心血，给我传授了很多专业知识和技巧，在生活上于老师也给与我很多关心和帮一助，作为名老师，于老师从来都是和蕩可亲，让人如沐春风，对我们学生更是关怀备至。在我的论文工作中，无论是选题或是论文的主体工作，都凝聚了于老师大量的心血。在此，我衷心的向于老师表示感谢。我还要特别感谢实验室的邓斌老师和刘桓龙老师，两位老师对学术工作态度的严谨以及渊博的知识让我受益匪浅，感谢邓老师放弃休息时间不辞辛劳对我论文工作的指导，感谢刘老师对我论文中模型建立的帮助。同时，我还要感谢王国志老师，柯坚老师，秦剑老师，吴文海老师，感谢尹久红师兄和其他实验室的同学，由于你们的帮助这篇论文才得以完善。感谢我的父母和亲人们，你们的关心和支持给与我很大帮助。最后，衷心地感谢各位老师在百忙之中抽出宝贵的时间审阅本论文，感谢各位老师提出的宝贵意见和建议！在论文的写作的过程和经历让我学习了很多，我会在以后的工作学习中更加努力，吸取教训，不断进步。朱博连２０１５年３月于西南交通大学 西南交通大学硕士研究生学位论文第４４页参考文献１王鲜花．带电气化铁路牵引站Ｖ／Ｖ变的输电网故障计算及整定计算研究［Ｄ］．华北电力大学硕士２０－论文，１１：１３－２ＲａｌｅｉｈＬ．ＯｎｔｈｅｃａｉｌｌａｒｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｅｔｓＪ．ＰｒｏｃＬｏｎｄｏｎＭａｔｈＳｏｃ１８７９１０１：４１３ｙｇｐｙｐｊ［］，，（）－３１彭春勇．３５ｋＶＪ．２０１２：２３２５悬式绝缘子故障及预防措施浅析［］中国电业（计数版），，４－．Ｊ．绝缘材料２００９２：６３６６张晋，汲胜昌，曹涛等电力设备带电清扫技术的现状及展望（），，５王晓龙．高压水射流标线清除技术的研究及喷嘴的仿真分析［Ｄ］．长安大学硕士论文，２００８，５：－１５６Ｚｉｎｋ．ＧＲＷｏｌｇａｎｉｏｔｔＪ．Ｅ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆｃｅｍｅｎｔｌｉｎｉｎｇｆｒｏｍｏｉｌｆｉｅｌｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓＷｉｔｈｗａｔｅｒｊｅｔｓ．ＩｎＰｒｏｃｅｅｄ－ｉｎｓｏｆｔｈｅＴｈｉｒｄＵＳｔｅｒＪｅｔＣｏｆｅｒｅｎｃｅ．Ｐｉｒｔｓｂｕｒｇｈ．Ｐｅｎｎｓｖｌｖａｎｉａ１９８５３：２５３０ｇｗａｎ，，７Ｈａｎ．Ｓ．Ｙ．Ｌｉｕ．Ｄ．ＲＰｅｎ．Ｗｊｎｖｅｓｔｉａｔｉｏｏｎｕｉｍｅｎｔｆｏｒｃｌｅａｎｉｎｔｕｂｕｌａｒｂｅａｔｅｘｅｈａｎｅｒｗｉｔｈｇｇｑｐｇｇｈ－ｉｈＰｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｅｔｄｉｎｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＥｎｅｉａｎｄＥｎｖｉｒｏｉｍｉｅｎｔ．ｇ．ＩｎＰｒｏｃｅｅｊｇｇｙ－ＩＣＥＥ．ＥｎｅｒｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｉｍｉｅｎｔ．Ｓｈａｎｈａｉ．Ｃｈｉｎａ１９９６４１３４１６ｙｇ，，８卞致瑞－８，马志和，沈月岭．高压水除麟喷嘴与射流特性的试验研究Ｊ．冶金设备２０００，４：１５１［］，９林翔．扇形喷嘴的高压射流特性研究Ｄ．２０１４４：３４［］西南交通大学硕士论文，，－１０张魏．绝缘子带电水冲洗车浅析Ｊ．２０１２２：９５９７［］机械管理开发，，ｂ－１１ＷｅｅｒＣｆａｌｆｌｉｉｉｋｅｉｈｌｅ．ＺｕｍｚｅｒｌｅｉｎｅｓｓｓｔｓｓｔｒａｓＪ．ＺＡｎｅｗＭａｔｈＭｅｃｈ１９３１２：１３６１４１ｇ［］ｇ，，１２ＴａｙｌｏｒＧＩ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｉｐｐｌｅｓｂｙｗｉｎｄｂｌｏｗｉｎｇｏｖｅｒｖｉｓｃｏｕｓｆｌｕｉｄｓ［Ｃ］？ＴａｙｌｏｒＧＩ，ＢａｔｃｈｅｌｏｌＧＫ．ＴｈｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰａｐｅｒｓｏｆＳｉｒＧｅｏｆｌｆｅｒｙＩｎｇｒａｍＴａｙｌｏｒＣａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ：ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，－１９６３３：２４４２５４，－１３ＳｃｈｅｅｌｅＧＦＭｅｉｓｔｅｒＢＪ．ＤｒｏｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｉｎｌｉｕｉｄｌｉｕｉｄｓｓｔｅｍｓＪ．ＡＩＣｈＥＪ，，ｐｑｑｙ［］－１９６８１４１：９１９，（）１４周山明，金保升，孙志朝．低压力大流量喷嘴液膜射流破碎长度［Ｊ．燃烧科学与技术，２００７，］－１３６５３９５４２（）：－１５赵欣张宝珍维等，针型喷嘴雾化特性的影响因素分析ｍ．２００４４：２２２４，，赖轻工机械，（）１６卢新郁．磨料水射流圆形零件加工技术研究Ｄ．山东大学硕士论文２００６［］，－１７薛源，陶晓杰．高压水射流技术［Ｊ］．仪器仪表用户，２０１０，１：７３７４８－１刘忠伟．髙压水射流技术综述［Ｊ．湖南冶金职业技术学院学报，２００５，３：３３０３３３］９－２５１庄静伟，王强，史亮等．高压水射流的发展与应用［Ｊ］．中国水运（学术版），２００７，６：１２４１２０周志龙，周明来，王冬．高压水射流技术的发展及其在军内外的应用［Ｊ］．重庆工业高等专科学２００３２－校学报：５０５１，，２－１牛爱明，李振江，乔莺．ＣＦＤ技术在暖通空调领域的应用［Ｊ］．山西能源与节能，２００６，３：１４１５２０－２２．．１１１１７１８陈凌宇合成绝缘子在输电线路中的应用工程技术与产业经济，，：２３姜俊侠．发泡模具射料充填过程的数值模拟［Ｄ］．华中科技大学硕士论文，２００５ 西南交通大学硕士研究生学位论文第４５页２４刘沛清．自由紊动射流理论［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００８２５－－闻德苏．工．２０１０７：１８３１８４，２６９２７１，黄正华，高海鹰等程流体力学［Ｍ］高等教育出版社，，２６陶文检．数值传热学［Ｍ］．西安：西安交通大学出版社，２００８２７－崔建鹏．地铁洗车机中的低压水射流清洗技术［Ｊ］．哈尔滨铁道科技１９９９，２：１６１７，＇２８ＦＬＵＥＮＴ６．３ＵｓｅｒｓＧｕｉｄｅ．ＦＬＵＥＮＴＩｎｃ，２００６２９杨国来，周文会，刘肥．基于ＦＬＵＥＮＴ的高压水射流喷嘴的流场仿真［Ｊ］．兰州理工大学学报，２００８－：４９５２３０２００２４－李杰郝鹏飞锡文等．弯管流动的非均勻性及其整流Ｊ．：１４６１４８，，张［］机械工程学报，，３１尹久红．低压空化射流冲洗技术研究Ｄ．西南交通大学硕士论文，２０１３，１［］－３２许和明．２００５２２１２５绝缘子污闪事故发生的原因及防止措施安徽电九：１９，曹建，（）３３ｋｈｏｚｆＢＶ．ＹａｔＳ．Ａ．ＯｒａＲｅｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎｒｏｕａｎａｌｓｉｓｏｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ：ａｓｉｃＴｈｅｏｒ．ＪＳｃｉｅｎｔＣｏｍｕｔ．，ｇ，ｇｐｙｙｐ３－１：１１１９８６，３４于萍．．北京：２００８工程流体力学［Ｍ］科学出版社，３５唐家鹏．Ｆｌｕｅｎｔｌ４．０超级学习手册［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０１３，４３６Ｈａｈ－ｒｉＭ．ＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｎＡｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｅｔｍａｃｈｉｎｉｎ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｉｎｅｅｉｎｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒ．，ｐｊｇｇｇｙ－１９９１１１３：２９３７，－３７张兆顺．，２００５９２３，崔桂香许春晓端流理论与模拟［Ｍ］清华大学出版社，，：，３８ＴａａｒｔＤ．ＱＯｓａｍａＭｉｌｔｏｎｔＤｅｅｌｏｍｎｔｏｆａｎＡｄｖｄＰａｖｅｍｅｎｔＤｅｉｃｉｎＳｓｔｅｍ．ｇｇ，，ｅｃ．ｖｅａｎｃｅ，ｐｇｙＵｎ－２ｉｖｅｒｓｉｔｏｆＲｈｏｄｅＩｓｌａｎｄＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒＵＲＩＴＣ９９１１２００ｙ．ｐ（）３９宋秋红，夏泰淳王世明等．工程流体力学Ｍ］．上海交通大学出版社２０１２，［，４０王福军．计算流体动力学分析［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４４１Ｌｏｕｉｓ．Ｈ．ＳｅｂｉｋｏｒｒＦｕｎｄａｍｅｎＰｉｃｉｉｔｈｉｈｅｅｄＷａｔ．Ｉｄｉｎｆ．Ｗ．ｔａｌａｓｅｅｔｓｎｌｅａｎｎｗｈｓｔｅｒｅｓｎｒｏｃｅｅｓｏｇｊｇｐｐｇ６ｔｈ－ｉｎｔｉｍａｔｉｏｎａｌｓｏｓｉｕｍｏｆｅｔｉｌｉｌｄｆｌ２１７２２８ｍｃｕｔｔｎｔｅｃｈｎｏｏ．ＢＨＲＡ６ｕｏｒｄ．Ｅｎａｎｄ１９８２１２：ｙｐｇ，，ｊｇｙｇ，－４２Ｔａｙｌｏｒ．Ｓ．ＡＣｈａＰｍａｎ．ＧＣｌｅａｎｉｎｇｉｅｌｉｎｅｓｕｓｉｎｈｉｈＰｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｅｔｓ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｐｐｇｇｊｐ－１９９１３０９：２５２８，（）４３Ｔａｙ－ｌｏｒ．Ｓ．Ａ．Ｓｕｒｆａｅｅｒｅａｒａｔｉｏｎｆｏｒｉｎｓｉｔｕｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｒｏｒａｍｓ．ＩｎＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｐｐｐｇＯｆｓｈｏｒｅ－ＭｅｅｈａｎｉｅｓａｎｄＡｒｅｔｉｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｍＰｏｓｉｕｍ．ＰＩＰｅｌｉｎｅＴｅｅｈｎｏｌｏ１９９２５；４３５４４４ｇｇｙｇｙ，，４４ＪｙｏｔｉＫＫ，ＰａｎｄｉｔＡＢ．Ｗａｔｅｒｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎｂｙａｃｏｕｓｔｉｃａｎｄｈｄｒｏｄｎａｍｉｃｃａｖｉｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ｙｙＢｃｅｍｃａ－ｉｏｈｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ２００１３：２０１２０２ｇ，（）４５３６－王如障，刘信开．户外ｌｌＯＫＶ支柱绝缘子带电水冲洗的绝缘强度Ｊ．中国电力９８３，０１：４１［］，１４６Ｗａ－ｔｓｏｎＪ．Ｄ．Ｔｈｅｒｍａｌｓｒａｒｅｍｏｖａｌｗｉｔｈｕｌｔｒａｈｉｈｖｅｌｏｃｉｔｗａｔｅｒｅｔｓ．Ｉｎｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆｔｈｅ７ｔｈ，ｐｙｇｙｊｐｇＡｍｅｒｉｃａｎＷａｔｅｒＪｅｔＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｐａｒｔ２ｏｆ２．Ｓｅａｔｔｌｅ．１９９３，５８３（）６－４７Ｊ：１刘泽洪？复合绝缘子使用现状及其在特高压输电线路中的应用前景．电网技术２００６７［］，（）４８张福增，李锐海，王国利？高海拔特高压线路绝缘子的直流污闪特性．南方电网技术，２０１１，５（１）： 西南交通大学硕士研究生学位论文第４６页２９－３２４９－熊兰刘钮．．２０１１３０１７９８２，，：，，何友忠等绝缘子污移状态紫外在线监测研究电工电能新技术（）５０Ｐｅ．ＨＸｕＦａｎ．ＹＤｌｉｍｅｎｔｔｎ，ｅ．Ｓｅｔｃ．ｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｕｔｒａｈｉｈｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｅｔｅｕｆｏｒｒｕｓｇ，，ｐｇｐｊｑｐｄｉｓｍａｎｔｌｉｎｇｏｎｐｌａｎｅｓｕｒｆａｃｅ．Ｉｎ１７ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＷａｔｅｒＪｅｔｔｉｎｇ：ＡｄｖａｎｃｅｓａｎｄＦｕｔｕｒｅＮｅｅｄｓＭ２００４－．ａｉｎｚＧｒ，３３７３４７ｅｍａｎ，，ｙ５－１王国志，王兴民单宝成等．ＫＪＡ型电气化铁道绝Ｊ．电气化铁，缘子带电水冲洗装置的研制［］－道，２００３１：２６２８（）５２胡坤，李振北．ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ工程实例详解［Ｍ］．人民邮电出版社，２０１４，８５３胡志忠．电气化铁路绝缘子水冲洗喷射流场特性研究［Ｄ］．西南交通大学硕士论文，２０１１（５》２０－２２ｈ－ｕ５４ＳｏｒＪ．ＭＴｈｏｒｅ．Ｍ．Ｌ．Ｃｏａｔｍｒｅｍｏｖａｌｗｉｔｈｈｉｈｒｅｓｓｒｅｗａｔｅｒｅｔｓ．ＡｅｒｏｓａｃｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎ，ｐｇｇｐｊｐｇｇＷ－（ａｒｒｅｎｄａｌｅＰｅｎｎｓｌｖａｎｉａ１９３３１３３：１９２３，ｙ），，（）５５ＱｕｉｎｎＷＲ，ＭｉｌｉｔｚｅｒＪ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮｏｎｐａｒａｌｌｅｌＥｘｉｔＦｌｏｗｏｎＲｏｕｎｄＴｕｒｂｕｌｅｎｔＦｒｅｅＪｅｔ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪ．－ＨｅａｔａｎｄＦｌｕｉｄＦｌｏｗＪｕｎｅ１９８９１０２：３５９３６５，，（）５６ＫｈａｎＭＥＨＧｅｓｋｍＥＳ．ＡｍｅｒｉｃａｌｎｖｅｓｔｉａｉｏｆＴｕｒｂｕｌｅｎＢｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＷａｔｅｒＦｌｏｗＩｎｓｉｄｅ，ＮｕＩｇｔｏｎｔｌ－ＮｏｚｚｅＰＷａｓｈｉｎ２７３２８５．ｒｏｃ７ｔｈＵＳＷａｔｅｒＪｅｔｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｅａｌｅｔ１９９３：Ｃ，ｔｔ，ｇｏｎ，５７ＧＯＧＡＴＥＰＲ，Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓｔｒｅａｍｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｈｅｎｏｌｉｃｃｏｍｏｕｎｄｓｕｓｉｎｈｂｒｉｄｐｇｙｔｅｃｈｎｉｕｅｓｂａｓｅｄ．ｑｏｎｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｔｈｅｗａｙｆｏｒｗａｒｄＪＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ［］Ｓｏｎｏｃｈ－ｅｎｉｓｔｒ２００８１５（１ｙ，：１１５，）５８ＹａｎＳｈｉｃａｉ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｌｌｉｎｇａｓｓｉｓｔｅｄｗｉｔｈｅｔＭ．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＰｒｅｓｓ，ｊ［］ｇｙ１９８９５９ＦａｎＴＬｉａｎＷＬｅｅＣＲＡｎｅｗｓｏｌｕｔｉｏｎｂｉｍｉｃｈｆｏｒｔｈｅＢｌａｓｉｕｓｅｕａｔｉｏｎａｓｈｒｉｎｋｉｎｓｈｅｅｌｒｏｂｌｅｍｇ，，ｇｑｇｐ－Ｊ．ＣｏｍｕｔｅｒｓａｎｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓＷｉｔｈＡｌｉｃａｔｉｏｎ２００８１２：３０８８３０９５［］ｐｐｐ，（）６０－陈玉凡？高压水射流清洗系统中喷嘴能量的转化和利用Ｊ．清洗世界２０１０：１４［］，６－１．Ｆｌｕｔ．周章根，马德毅ｅｎ的高压喷嘴射流的数值模拟［Ｊ机械制造与研究２０１０：６１６２基于］，６２Ｊ２０－刘波，吴海国勇等．基于ｆｌｕｅｎｔ的锥形喷枪对两相流的影响分析［．１１：７５７６，冯］现代机械，６３张尚先Ｊ．０，：，王建生．７Ｋ射流喷嘴内表面形状对切割性能的影响研究［机床与液压，２１１６］５－１５３６４－陈玉凡．高压水射流喷嘴效率解析Ｊ２０１０３２［］．清洗世界，１：３６５－．高压喷嘴的射流仿真研究Ｊ．机电工程２０１３２１８５１８７张振，章巧芳，，：［］－６６董鹏孙立源梁创记．高压水清洗喷嘴、喷头的选用［Ｊ］２０１３３：６０．清洗世界，１，，，６７－陈玉凡．６８高压水射流清洗技术现状及发展前景［Ｊ．，２０１３，２：］中国设备工程６８．基于Ｆｌｕｅｎｔ自振空化喷嘴内流场的数值模拟Ｊ．，陈林，雷玉勇，郭宗环，王永韦［］机床与液压２０－１３，６：１５４１５７ 西南交通大学硕士研究生学位论文第４７页６９付必伟江－．Ｊ．２０１３１：１５１８，赵，王斌喷嘴结构对射流特性的影响［］清洗世界，，７０杨友胜建平工程学报－．．２０１３，１：１３９１４５，张，聂松林水射流喷嘴能量损失研究［Ｊ］机械，７－１吕萌萌．射流诱导风机喷口性能试验研究［Ｄ］．天津大学硕士论文，２００９，５：丨９２０ 西南交通大学硕士研究生学位论文第４８页攻读硕士学位期间发表的论文１朱博圭于兰英．Ｊ．．已录用，刘桓龙等机床与液压，自带整流片的喷嘴结构研究［］（）２于兰英朱博圭，柯坚等．带整流管炮杆的射流特性研究［Ｊ．现代机械．已录用，］（）