基于SAS和CFD由加速距离评价喷嘴参数的研究.pdf

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1、HydraulicsPneumatics＆Seals／No．7．2011基于SAS和CFD由加速距离评价喷嘴参数的研究刘波洪啸虎黄镍薛尚文(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007)摘要：利用计算流体动力学(CFD)的方法对高压磨料水射流系统的喷嘴内外流场进行了两相流的数值模拟。比较分析了不同长径比的喷嘴对磨料和水的相对加速距离的影响。对于所得相对加速距离数据，应用SAS进行线性回归，并用Lingo对回归曲线进行优化，从而得到最优解．为喷枪的进一步设计和改造提供了理论依据。关键词：SAS；CFD；数值模拟；喷嘴；加速距离’中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编

2、号：1008—0813(2011)07—0027—03AResearchofEstimatingNozzleParameterwithSASandFluentLIUBoHONGXiao-huHUANGNieXUEShang-wen(EngineeringInstituteofEngineeringCorps，PLAUniversity．ofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：ApplicationofCFDinanalysisoffieldflowinnozzleoftwophaseflow．ContrastAnal

3、ysisonthediffientflowfieldinthenozzlewithdiferentrateiooflengthandradius．Analysethedatagained，andoptimizeit．Thetheorybasiswasofferedforthefurtherdesignandrebuildingofnozzle。KeyWords：SAS；CFD；numericalsimulation；nozzle；theacceleratingdistanceU日IJ舌通过理论解析其流场．只能定性描述其流场分布。本文就是要基于FLUENT的可视化数值模拟，通过水与

4、磨喷嘴是流体射流的发生元件。它的功能不但是把料的相对加速距离来评价和优化锥直喷嘴长径比。高压泵或增压器提供的静压能转换为水的动压能，而且应保证射流具有优良的流动特性与动力性能。为降1流场内液固两相的数学模型低水射流的比能，必须不断地研究和改善各类喷嘴的模型中涉及到磨料颗粒、水、两相的混合流采用欧几何造型，建立起喷嘴结构与动力之间的关系。通过理拉多相流模型。射流流场处于高湍流状态，所以采用广论分析，设计计算与实验测定等环节的密切配合，优化泛应用的二方程模型中的标准k-e方程模型来建立封喷嘴的集合造型及动力性能参数，以取得较高的能量闭的数学模型。传输效率。湍流动能方程k和耗散方程8[

5、4、51：锥直型喷嘴的几何参数主要有：收缩角，过渡圆弧半径。出人口直径，长径比等。而每一个几何参数的改鲁㈥+寺(pKUi)音[)鲁】+GK+Gh变，对流场的效果都有不同的影响表现。因而，很有必l，Sk(1)要对其进行逐一的研究。喷嘴的长径比对射流的加速导)+奇(pKUi)=毒[)酱]+Gls-s，(_(GK+和集束性有较明显的影响。而射流的速度和集束性，又将直接影响射流的打击力和切缝宽度，最终控制了射G3Gb)一GP—～+Sk(2)流的切割效果。由于喷嘴内部流场处于高度湍流状态，目前还不能连续性方程：粤+旦：0(3)式中G——由层流速度梯度而产生的湍流动能：收稿日期：2011--

6、3—22G厂由浮力产生的湍流动能；作者筒介：刘波(1985一)，男，解放军理工大学工程兵工程学院．机械电子工程专业，硕士研究生。主要研究方向为机械装备创新设计与应用。y^广由于在可压缩湍流中，过渡的扩散产生的液压气动与密封12011年第7期波动：界，24．9MP。两相情况：磨料为碳化硅sic，颗粒直径DG1、G2、G3——常量；为0．35mm，密度3170kg／m，黏度1．72x10Pa·s；水为k和广方程和方程的湍流Prandtl数：普通自来水，密度998．2kg／m，动力黏度O．1Pa·8131。．sk和S用户定义的。湍流速度由下式确定：G，其中，G是常量。模型常量：图1喷嘴

7、内外流场的网格划分梗型Gl1．44，G21．92，G30．09，k=1．0，0"8=1．32．2不同长径比的喷嘴流场模拟仿真2射流在锥直喷嘴中的模拟仿真与分析本次模拟仿真了长径比／／d=2，4，5，8时喷嘴的内外流场。2．1Gambit建模与网格划分对于不同长径比对水与磨料的相对加速距离所构考虑到结果显示的更加直观，在网格划分和求解成的影响，我们可先考察水、磨料在射流流场各自的加中采用3D模型，网格划分模型如图1所示。喷枪内腔速过程，各自的最大速度位置。然后将水与磨料的最大模型参