基于CFD的圆柱形喷嘴设计.pdf

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1、·机械制造与研究·庞生敏，等·基于CFD的圆柱形喷嘴设计基于CFD的圆柱形喷嘴设计庞生敏，陈沛民。(1．中国石油管道公司西安输油气分公司，陕西西安710018；2．西南石油大学机电工程学院，四川成都610500)摘要：喷嘴是流体最后通道，起到最后加减速，控制雾化度、出口速度、喷射射程的关键部件。用三维数值分析软件对影响喷嘴喷射性能的各个参数进行定量的模拟分析，通过计算得出喷嘴出口速度，最后比较各个不同结构的喷嘴出口流速来确定最佳的喷嘴结构形式。得出喷嘴在收缩角度为12。～14。，喷嘴出口端与入口端直径比在0．5～0．6，出口整流段长度为3—4倍出口端直径时喷嘴的喷射性能为最佳。关键词：喷

2、嘴；出口速度；模拟中图分类号：TH137．5文献标志码：B文章编号：16716276(2011)叭-0041-02TaperNozzleDesignonCFDPANGSheng—rnin，CHENPei—min(1．PetrochinaPipelineCompanyXi’anOil＆GasTransportationSub—CompanyXi’an710018，China；2．DepartmentofMechatronicEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)Abstract：Thenozzle，thef

3、luidslastpassageway，isthecriticalcomponentforcontrolingoutletvelocity，range，andatomization．Thispaperusesthree-dimensionalnumericalanalysissoftwaretoanalyzethemainparameterwhichafectsthenozzle’sworkperform-anceandgetstheoutletvelocitybycomputercalculation．Ascomparedwiththediferentstructurenozzle’s

4、outletvelocity，thispaperalsogetsthebestparameterofnozzlejet．Thenozzle’sperformanceisthebestpossible，whenthecontractangleisat12～14de-gree；theoutletdiameteris0．5～0．6timesinlet；thelengthofoutletnozzleis3—4timestheoutletdiameter．Keywords：nozzle；range；simulation0引言喷嘴广泛应用在高压水射流清洗、消防水枪、农业灌图1喷嘴结构图溉、燃烧点火、

5、喷涂等行业之中。喷嘴是形成射流作业的直接元件，它的性能决定整个喷射系统的整体性能。同时又制约着系统的其他部件。喷射效果性能优良的喷嘴能够极大地提高系统的整体喷射性能。2喷射性能影响因素喷嘴有圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、异形喷嘴等结构形式。与喷嘴喷射性能有关的结构参数主要有喷嘴收缩角其中圆柱形喷嘴应用范围最为广泛。它不但要最大限度度，喷嘴出口端的长度及孔径大小。对此以人口端直径为的把所需要的喷射流体的压能转化为动能，而且需要将喷40mm的喷嘴进行分析，首先对D=40，d：20，o／=20。，射流体保持平顺，使其能够达到最大的射程。圆柱形喷嘴L=80的喷嘴进行三维CFD模拟分析。本文用水作为试的圆

6、锥角是影响喷射性能，提高喷射速度的主要参数。本验模拟流体，对喷嘴入口端加载1MPa的预压力进行模文运用目前成熟的CFD软件对喷嘴圆锥角进行三维实体拟，喷嘴出口端直接与外界大气相连。模拟，为圆柱形的喷嘴设计提供一定的理论参考依据。首先建立三维实体模型，然后划分网格(图2)。1圆柱形喷嘴结构形式喷嘴的一般结构如图1所示，要做的工作就是确定获得最大喷射出口速度喷嘴的结构参数。其中D为喷嘴流体入口端的直径，d为喷嘴出口直径，，J为喷嘴出口端前端图2网格划分图直流段长度，el为喷嘴的收缩角。作者简介：庞生敏(1983一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，学士，主要从事成品油输送和输油设备监控工作。Machi

7、neBuilding口Au~mation，Feb2011，40(J)：41—42，89·41··机械制造与研究·庞生敏，等·基于CFD的圆柱形喷嘴设计喷嘴结构划分结点为2191个，四面体为10315个。表2出口直径对喷射性能的影响然后对划分好的网格进行前处理，按照假设条件设定参数数值各种边界条件。前处理之后，即进行模拟运算，得到计算出口]~／mm121518202224273032结果，最后进行后处理结果。喷嘴速度／(m／s)43．