基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析.pdf

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1、《电加工与模具}2014年第6期设计·研究基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析叶建友．吕彦明(江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214122)摘要：基于水射流冲击模型。应用FLUENT流体分析软件对喷嘴射流冲击力数值模拟和仿真，得出不同的射流压强、喷距及喷嘴出口直径对射流冲击力及冲击作用区域的影响。结果表明：其他相关因素确定时，射流冲击力随着射流压强的增加而增大，随着喷距的增加先增大、后减小；不同喷嘴出口直径的射流冲击力的比值约为喷嘴出口直径的平方比，射流冲击的作用区域与

2、喷嘴出口直径有关．其面积约为出口直径的2．9倍。关键词：水射流：冲击力；数值模拟；影响因素中图分类号：TP6文献标识码：A文章编号：1009—279X(2014)O6—0050—03SimulationandAnalysisontheInfluenceFactorsofWaterJetImpactForceBasedonFLUENTYeJianyou，LiiYanming(JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Basedonwaterjetimpac

3、tmodel，thejetimpactnumericalsimulationandsimulationanalysiswascarriedoutbyFLUENT．Thecontentincludetheeffectofdifferentjetpressures，jetdistancesandthediametersofnozzleoutletonjetimpactforceandarea．Theresultsindicatethatimpactforceincreaseswiththeincrease

4、ofjetpressure，decreasesafterfirstincreasewiththeincreaseoftargetdistancewhenotherrelatedfactorswasdetermined．Theratioofimpactisapproximatelyequaltothenozzleexitdiameterratioofthesquare．Jetimpactareaisrelatedtothenozzleexitdiameter，itsareaiSabout2．9times

5、oftheexitzone．Keywords：waterjet；impactforce；numericalsimulation；influencefactor水射流的应用广泛，常见于消防、喷灌、清洗、由射流冲击产生的压力变化规律进行了分析；对射切割等国民生产生活领域。国内外学者对其特性也流位于轴心的压力衰减及分布提出了计算方法：对不乏研究。NieBaisheng等【11分析了磨料水射流撞击由脉冲喷嘴产生的自由淹没射流的结构特性进行壁面的流场变化，得到冲击压力的大小与输入压强了分析；还研究了自振空化射流

6、的压力特性与其参有关，与壁面距喷嘴的距离成反比。Rajaratnam等[21数的影响规律，且均在常压下进行。衣正尧等l9-0】提对喷嘴外水射流的速度与水体积分布进行了实验出水射流冲击时流体建模的新方法，通过建立的冲研究。Leach等[3】研究了射流冲击壁面的压力分布，击模型数值模拟了湍流时的喷射流场及水射流冲得到喷嘴的几何形状影响着射流轴心的压力。Leu击速度场，仿真分析了不同压强、口径及靶距下的等对射流的结构和流场特性进行了研究，并将射流场特性。流划分为不同区域。沈忠厚等[5-81通过实验的方法对上

7、述研究都是基于高压或超高压水射流的冲淹没条件下的喷距对射流冲蚀岩石的影响及非自击特性进行的仿真。而对于低压水射流的冲击特性的仿真分析还没有研究。本文应用FLUENT流体分析软件。对低压水射流的冲击特性进行了仿真分收稿13期：2014—07—22基金项目：江苏省产学研前瞻项目(BY2013015—13)析，为其在新领域(如水射流的辅助支撑)的应用打第一作者简介：叶建友，男，1988年生，硕士研究生。下理论基础。——n——工艺·装备《电加工与模具}2014年第6期表3喷嘴叶栅环工艺再优化设计方案4结语通过

8、对大栅距带叶冠涡轮盘电火花加工工艺进行再优化设计，不但提高了机床性能的利用率，还大大降低了产品成本。采用再优化工艺方案加工的产品，其叶形精度、位置度、表面质量等均达到了设计图纸要求。通过本次工艺优化，大大缓解了型号研制产品的批生产压力，对于其他带叶冠整体式涡轮盘的数控电火花加工具有很好的借鉴意义。参考文献：[1]陈济轮．数控电火花加工技术在航空航天领域的应用与展望fJ1．电加工与模具，2011(增刊)：27—28．[2]田继安．涡轮转子喷嘴叶栅环带冠叶片