油罐清洗机器人低压自激脉冲喷嘴的仿真设计.pdf

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1、第30卷第1期计算机仿真2013年1月文章编号：1006—9348(2013)01—0360—04油罐清洗机器人低压自激脉冲喷嘴的仿真设计何勇强，周利坤(武警工程大学陕西西安710086)摘要：为实现安全、环保的油罐清洗方式，需要研制配有低压自激脉冲喷嘴的油罐清洗机器人。运用计算流体力学技术，结合油罐清洗的特殊作业环境和罐底油泥特性，对油罐清洗机器人的低压自激脉冲喷嘴进行了仿真设计。通过对自激脉冲射流发生机理和非定常空化模型研究，利用fluent软件对不同的结构设计进行数值仿真，对比分析出不同方案

2、的优劣，选出油罐清洗机器人自激脉冲喷嘴腔径、腔长、上下喷嘴直径、碰撞壁锥度等各结构参数的最优范围。从而为实际设计提供了参考依据。关键词：结构设计；油罐；清洗机器人；低压自激脉冲喷嘴中图分类号：TP242．3文献标识码：BSimulationforDesignofLowPressureSelf—-ExcitedPulsedNozzleofOilTankCleaningRobotsHEYong—qiang，ZHOULi—kun(EngineeringUniversityofCAPF，Xi’anShat

3、Lxi710086，China)ABSTRACT：Theoiltankcleaningrobotsneedtobemanufacturedwithlowpressureself—excitedpulsednozzleforputtingforwardasafelyandenvironmentallycleaningmode．Byusingcomputionaldynamicfluid(CFD)technology，thedesignoflowpressureserf-excitedpulsedll

4、OZZleoftheoiltankcleaningrobotswassimulatedforthespecialwork—ingcircumstanceandthecharacterofoilsludgeonthebottomoftank．Afterthediscussionofself-excitedpulsation-jet’mechanismandnon—steadycavitationmodel，numericalsimulationofdifferentstructuredesignsw

5、ascarriedoutusingfluent。obtainingthebestrangesofsetf—excitedpulsednozzle’sstructuresuchascavitydiameter，cavitylength，upstreamanddownstreamnozzle，andcollisionboardangle．Fromthecontrastandanalysisofdifferentblue—prints，thebasicconclusionforthedesigncame

6、out．KEYWORDS：Structuredesign；Oiltank；Cleaningrobot；Lowpressureself-excitedpulsednozz]e1引言油品储罐在储存油品特别是原油时，在长时间的存放过程中，油品中少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分会因比重差而自然沉降积累在油罐底部，形成又黑又稠的胶状物质层——油罐底泥⋯。它既是高浓度的污染物，处理不当会对环境具有很大的危害性，又是一种很好的可回收、再利用资源。油罐的清洗一直是石油储运行业的难点

7、，而目前在国内外成型的机械化清洗技术仍然存在系统复杂，投资巨大，}青洗效果不够明显，没有完全免除人工进罐等缺点拉J。为适应时代发展的客观要求，需要研制一种完全代替人工进罐，机动灵活性强，清洗效率高，清洗效果明显的油罐清洗机器人，为实现安全、健康、环保式的油罐清洗提供可收稿日期：2012—06—18—--——360．-———能pJ。油罐清洗机器人的设计研究目前还处于起步阶段Ho。其清洗过程不添加任何清洗剂，并把清洗产生的油泥污水进行处理，获得循环水继续用于清洗作业。根据油罐内油泥这一特殊作业对象，其

8、清洗作业流程中，需要采用低压自激脉冲喷嘴向罐内油泥喷射出脉冲水射流，用于击散油泥，并使其流化，然后在盘刷旋转带动下，使流化的油泥向吸嘴附近收拢，吸嘴在吸泵作用下，把油泥吸入油泥箱内”J。油泥箱由抽污管连通至油罐外，油泥流将被抽出油罐进行油水分离，然后分别进行油泥处理和污水处理，处理后的污水可通过连接机器人的供水管重新用于清洗。本文将基于CFD技术着重分析油罐清洗机器入低压自激脉冲喷嘴的结构参数配比，对其进行仿真设计与优化。2自激脉冲射流的发生机理自激振荡脉冲射流是一种结构简单、无附