基于Fluent自振空化喷嘴内流场的数值模拟.pdf

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1、2013年6月机床与液压June2013第41卷第11期MACHINET0OL＆HYDRAULICSVo1．41No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．11．044基于Fluent自振空化喷嘴内流场的数值模拟陈林，雷玉勇，郭宗环，王永韦(西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039)摘要：根据Fluent流体仿真软件和风琴管形空化喷嘴内流场的特点，基于流体力学基本理论，对不同结构的风琴管形空化喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算，得到了各个风琴管形空化喷嘴的出口速度值、压

2、力分布图和速度分布图等。模拟结果表明，在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值，射流进入圆柱段后产生了明显的负压区，当压力低于液体的饱和蒸气压力时，空化气泡产生。在特定的参数下(喷嘴人口直径D=8mm，谐振腔直径D=4mm，圆柱段直径d=1．5mm，扩展段长度s，=8mm)，谐振腔长度L=5．2mm，扩展角o／=60。，圆柱段长度s=3mm时，喷嘴内部有较强的漩涡，有利于射流形成大结构的涡环流，增强空化作用。关键词：风琴管形；空化水喷嘴；数值模拟；涡环流中图分类号：TH137．53；TP601文献标识码：A文章编号：100

3、1—3881(2013)11—154—4NumericalSimulationofSelf-resonatingCavitationJetNozzleBasedonFluentCHENLin，LEIYuyong，GUOZonghuan，WANGYongwei(SchoolofMechanicalEngineering&Automation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China)Abstract：Simulationstudyfororganpipeshapedcavi

4、tationnozzletIlvariousstructureswascarriedoutaccordingtothefluidsimulationsoftware—Fluentandcharacteristicsofinternalflowfieldoftheorganpipeshapedcavitationnozzlebasedonhydrodynamicstheory．Outletspeedoforganpipeshapedcavitationnozzle，pressuredistributioncharta

5、ndspeedprofilewereobtainedthroughnumcr-icalsimulation．Thesimulationresultshowsthatthereisam~imumspeedincylindricalsectionoftheorganpipeshapedcavitationnozzle，andanobviousnegativepressurezoneisproducedafterwaterjetentersthecylindricalsection．Whenpressureislower

6、thanthatofliquidsaturatedvaporpressure，cavitationbubblewillbeproduced．Underspecificparameters(Diameterofthenozzleen—tranceD。=8mm，ResonatordiameterD=4mm，Diameterofcylindricalsectiond=1．5mm，andExtendedlen~hs1=8mm)，andLensthoftheresonatorL=5．2mm．Expansionangle=60

7、。andLen~hofcylindricalsections=3mm，thereisaquitestrongswidinsidethenozzle，andwhichisadvantageousforwaterjettoformalargestructureofvortexcirculationandenhancetheefectofca-vatition．Keywords：Organtubular；Cavitationjetnozzle；NumericalSimulation；Vo~excirculation空化射

8、流是20世纪6O年代末由美国VEJOHN．1．1自振空化喷嘴的几何模型SON等将空化作用引入水射流技术领域的一种新自振空化喷嘴是轴对称结构，射流的分布同样具型射流。空化射流中的气泡在固体表面附近不断地发有对称性，喷嘴可以简化为XY平面的二维问题，如生瞬间溃灭，产生极高的瞬时压力，在固体表面引起图1所示。恒定阶跃水流经管道进入振荡腔，在腔室反复的冲击作用，导致