煤层割缝器用双梯度喷嘴结构设计与优化.pdf

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1、第37卷第1期Journal重of庆Cho大ng学qin学gU报niversityVoI．37No．12014年1月Jan．2O14doi：10．11835／J。issn。1000—582X．2O14．01．013煤层割缝器用双梯度喷嘴结构设计与优化卢义玉，张磊，葛兆龙，汤积仁，贾亚杰，章文峰(重庆大学a．煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室；b．复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室，重庆400044)摘要：为提高高压水射流煤g,g'l缝器的切割能力，提出采用双梯度结构对喷嘴这一关键部件进行结构设计及优

2、化来改善喷嘴喷射性能的新思路。针对安装于~63割缝器总长为]7Him的双梯度啧嘴，在正交实验指导下，采用Realizable￡湍流模型对不同参数组合下喷嘴出口流场进行了模拟。数值模拟结果表明双梯度喷嘴结构参数为L一6n3_m、==18。、一35。、L一6mm、：2．5mm时，其轴向速度在150inn1靶距处最大且衰减较慢。通过对数值模拟优化喷嘴结构进行试制，在室内运用3DPIV对其性能实验测试。实验结果表明在本文实验条件下，双梯度喷嘴结构参数为L，一6toni、==18。、35。、L一6mm、d一2．5m

3、m时，其射流出口流场平均速度最大，速度场分布较为理想，在150mm靶距处的平均速度为普通喷嘴的1．4倍。关键词：水射流；喷嘴；双梯度；结构设计；仿真优化；3DPIV中图分类号：TD521．59文献标志码：A文章编号：1000—582X(2014)01—08407StructuredesignandoptimizationofdualgradientnozzleusedincoalmineLUYiyu，ZHANGLei，GEZhaolong，TANGJiren，JtAYajie．ZHANGWenfeng(a

4、．StateKeyLaboratoryofCoalMineDisasterDynamicsandControl；b．National8。LocalJointEngineeringLaboratoryofMethaneDrainageinComp1exCoalGasSeam，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：T。enhancetheabilityofslotteddeviceusedincoalmines，amethodofre—desig

5、ningandoptimizingthestructureofslotteddeviceisproposed．Theobjectiveoftheresearchisdualgradientnozz1ewhichisinstalledona~63slotteddevice．Basedonorthogonalexperiments，therealizablek一￡turbu1encemodelisestablishedtosimulatetheoutputflowdistributionofthedualgr

6、adientnozz1ewithdifferentparameters．TheresultsshowthatwhentheL1—6mm，一18。，臼2=35。，L=6mmandd一2．5n1m，theaxialvelocityreachesitspeakat150mmfromthetargetandthendropsslowly．Basedonthesimu1ations。experimentsofabilityofnozzlesaremadeon3DPIVinthelaboratory．Theresui

7、tsshowthatwhentheparametersareLl一6mm，O1—18。，02—35。，L一6Filmand一2．5mm，theaveragevelocitvoftheOUtputflowdistributionhasitsmaximumvalueandthevelocitydistributionisreasonahle．Theaverageve[ocitv0fthedualgradientnozzleat150lnmfromthetargetis1．4timesofthatofordin

8、arvnozz1es．Keywords：waterjet；nozzle；dualgradient；structuredesign；simulationoptimization：3DPIV收稿臼期：2013-0803基金项目：国家科技重大专项资助项目(2011ZX05065—3)；}∈江学者和创新团队发展资助(IRT13043)作者简介：卢义~(1972)·男，重庆大学教授，博士生导师，主要从事高压水射流、煤矿安等方面的研究．(