旋转射流喷头内部流体速度的研究

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1、2010年管技术5设舌2010第4期PipelineTechniqueandEquipmentNo．4旋转射流喷头内部流体速度的研究刘力红(安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南232001)摘要：采用非标准螺旋形的加旋元件，形成加旋喷头，使喷出的射流在旋转过程中向外扩散，达到内壁清洗和钻孔的目的。加旋喷头分为圆管进液段、流槽加旋段以及锥形收缩段。文中对其流槽加旋段及锥形收缩段内流体的速度函数关系进行了探讨，得出了相应的函数关系表达式。结果表明：液体在流槽加旋段内的运动，可视为一元轴对称螺旋流动，在锥形收缩段内流体的运动可视为二元轴对称螺旋流动。关键词：旋转射流；加旋喷头；螺旋流动；速度函数中

2、图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1004～9614(2010)04—0049-02ResearchontheVelocityofFlowinsideaConicAbrasiveJetNozzleLIULi—hong(InstituteofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，China)Abstract：Spiralcomponentayeemployedtoformaswirlingjetnozzlesoastomakethejetexpandwhilespinnin

3、g，forinsidecleaningandholedrilling．Theswirlingjetnozzleismadeupofacylinder，aspiralgrooveandconiccontractionsegment．Thespeedfuncitonsofthespirtalgrooveandtheconiccontractionsegmentsintheinnerofthenozzlearediscussed．Theformulasofthespeedfunctionareobtained．Resultsshowthatthemovementofliquidinthespir

4、algrooveisregardedasaspiralone—dimen-sionalaxialsymmetry，thatintheconiccontractionasaspiraltwo—dimensionalaxialsymmetry．Keywords：swirlingjet；swirlingjetnozzle；spiralflow；speedfunction0引言喷嘴内的流体比例来调节旋度，缺点是流体比例不易普通的冰粒射流和磨料射流可用于表面清洗作控制，加旋元件法是在喷头体内安装一强制使流体旋业¨，但一般用于外表面的清洗。而旋转射流则是转的元件，此法易于实现，但要配备参数不同的加旋一

5、种可用于内表面(如管道内壁清洗)的射流。元件以满足不同旋度的要求。普通的射流出射后只有纵向速度，若能使射流在文中采用加旋元件法，在喷头体内安装开有非标喷射时旋转起来，这样出射后不仅有纵向速度，而且准螺旋槽的加旋元件，形成如图1所示的加旋喷头。有径向和切向速度，即形成旋转射流。旋转射流区别加旋喷头由加旋元件、喷头体、喷嘴压帽和喷嘴等组于普通射流的一个重要参数为旋度，即射流出口最大合而成，分为三段。切向速度和最大纵向速度之比，旋度越大，切向速度越大，纵向速度衰减得越快。因此可以利用旋转射流的这一特性进行管道内壁的清洗作业或者钻孔]。1旋转射流的加旋方法旋转射流的形成一般都需要采用一定的加旋措施

6、，加旋方法主要有两大类：一类是机械方法使喷头旋转，缺点是会带来难以解决的旋转密封问题；另一图1加旋喷头结构示意图类是利用流体动力学方法，主要有切向注入法和加旋第1段为圆管进液段，该段内流体的运动形式是元件法，切向注入法是通过改变切向注入与轴向进入液固两相流在有压管道内的流动(液体为高压水，固体为磨料或者冰粒)。第Ⅱ段为流槽加旋段，在该段内的介质运动属于强制性的圆柱形螺旋流动。第Ⅲ基金项目：安徽省高校省级自然科学基金研究项目(ZD2008004—1)收稿日期：2009—08—06段为带锥芯的锥形收缩段，其内部的介质运动也是强50PipelineTechniqueandEquipmentJu1

7、．2010制性的，但属于收敛锥形螺旋流动。将式(4)代人式(5)可得：2螺旋流动的一般表达)+一螺旋流动是指流速与流体质点的旋转角速度的方向重合的流动，由流体动力学，螺旋流动的一般即(r)·r)+÷尸(r)=一g(r)g(r)表达式为I6]：于是可得：raa“I一i，+㈩一{1，警一，(1)或：llO)zau一d，“f(r)=÷【c—frlr2dg2(r)】(6)式中C为积分常量。式中：，，6．0分别为流体绕，Y及轴的旋