基于Fluent自振空化喷嘴内流场的数值模拟

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基于Fluent的除鳞喷嘴内部流场数值模拟

付曙光，卢云：。程翔丹’
ＦＳｈ．ｕｇ１ＬＹｕ．ａ ’ ＣＨＮＧａｇＵｕｇａｎ，Ｕｎｄｎ。Ｘｉｎ２
（．１武汉科技大学机械自动化学院，武汉４０８；：武钢集团国际经济贸易总公司，武汉４００）３０１２．３００
（２）
２
－ｔ
对于圆柱形流道的除鳞喷嘴，即：丌ＸＡ，并假设Ｐ＝，由公式（）（）１、２可得出：
（）３
对应射，ｔ２），工用流：Ｐ１程水由ｔ（＝同Ｉ，Ｐ－＝￣
图１喷嘴结构
时将ｐ９８＝９
为低压高速射流的关键元件，其结构、喷口形状对水射流的出流速度，射流束形状，打击力大小及其分布有着重要影响Ｉ。 “
数对喷嘴的出流速度、打击力分布有着至关重要的
影响。ａ６。，喷嘴当量直径ｄ２３ｍ和出口扩张＝０＝．ａｒ
相对静压为零（即大气压）；喷嘴内壁定义为ｗｌ（ａ固ｌ壁）类型，采用无滑移边界条件；射流介质为水，常
温下其密度为１０ｋ／，００ｇｍ３运动黏度为１０Ｘ１６２。．４ｍ／００ｓ将该网格模型导入Ｆｕｎ进行仿真分析，采用ｌｅｔ有限体积法对喷嘴内部流场进行数值模拟。由于喷
差，可得出下列关系式：
＋
１喷嘴的结构及数学模型
１１喷嘴结构．
式中：Ｐ、Ｐ — — 喷嘴内外静压力；ｖ、ｖ —— 喷嘴内外流体平均流速。，在两点间应用连续方程可得：

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

F l u e n t雾化喷嘴数值仿真研究This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)压力－旋流雾化(pressure-swirl atomizer)转杯雾化模型(flat-fan atomizer)气体辅助雾化(air-blast/air-assisted atomizer)气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。

但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。

喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。

所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。

在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀，这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。

平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。

但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。

液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴。

这个看似简单的过程实际却及其复杂。

平口喷嘴可分为三个不同的工作区：单相区、空穴区、以及回流区（flipped。

不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。

喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：•平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer）•压力－旋流雾化（pressure-swirl atomizer)•转杯雾化模型(flat—fan atomizer）•气体辅助雾化(air-blast/air—assisted atomizer)•气泡雾化（effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数(例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。

但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说,液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。

喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。

所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围)，颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。

在喷嘴附近,液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。

平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer）模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。

但对于其内部与外部的流动机制却很复杂.液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴.这个看似简单的过程实际却及其复杂.平口喷嘴可分为三个不同的工作区:单相区、空穴区、以及回流区(flipped。

不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。

喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角.每种喷雾机制如下图示（图1、2、3）：图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部）图2 空穴喷嘴流动（喷头倒角处产生了空穴）图3 返流型喷嘴流动（在喷头内,下游气体包裹了液体喷射区）压力－旋流雾化喷嘴模型另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴。

基于FLUENT3D生物打印喷头内部流场的数值模拟分析

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文章编号:2095-4344(2018)02-00274-07
Liu DF, Zhou JP, Shi HC, Xu XD, Jiang YN, Zhang Q. Numerical simulation analysis of the internal flow field of a 3D biological printhead based on FLUENT. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2018;22(2):274-280. DOI:10.3969/j.issn.2095-4344. 0018
Corresponding author: Zhou Ji-ping, Professor, Doctoral supervisor, College of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, Jiangsu Province, China
Abstract BACKGROUND: With the development of 3D printing technology, organ and tissue construction can be achieved by constructing a three-dimensional scaffold that is conducive to cell growth. OBJECTIVE: To solve the scaffold over-accumulation during 3D printing.
Liu Dong-fang, Studying for master’s degree, College of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, Jiangsu Province, China; College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu Province, China

基于Fluent自进式旋转射流喷头的数值模拟

∞ 叭 ∞ 叭 ∞
（）螺距的影响２
置为０３密度设置为１体积力设置为１动量设置．，，，
为０７，动动能设置为０８湍流耗散率设置为．湍．，０８湍流粘度设置为１．，。
由速度矢量图６７８看出，、、流体经过直段管进入加旋元件时，随着螺距的增大，在靠近边界层的流体速度逐渐增大；在螺旋管道中速度逐渐减小；流体经喷嘴喷出的速度也增大，出的发散角减小。所喷以，随着螺距的增大，进式喷头可以提高钻进速度自和钻进效率。
收缩段的简化几何模型。简化的直段管直径为１８
ｍｍ，长度为１０ｍｍ；螺旋流道长度为１５ｍｍ，径为外１ｍ；缩段的长度为１ｍ；喷嘴直径为２８ｍ收０ｍ前ｍ双头螺距为８ｍｍ，ｍ。喷嘴内部流场模型如图１
Ａｂｔｃ：ＵｓｇＰｏＥｓｆｒｓｒｔａｉｒ／ｏｔｅ，ｔｅｇｏｔｃｍｏｅｆｓｉｅ ’ ｎｅｏｉｌｎｔｍｅｈｎｒａｒｄｎｗａｈｅｍｅｒｄｌｏｗｒｒｓｉｎｒｆｗｆｄａｄｉｓｉｇａｅｃｒｉｉｌｌｅｓｅ
ｍｍ，Ｃ；ｍｍ，距分别为８ｍ１ｍ及２中，Ｌ１ｆ螺ｍ、６ｍ４
ｍｍ。残差迭代图分别如图３４５、、。模型进口压力
２１年第５００期
Ｅ＼ｄ删鼷
煤
矿
机电

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

Flueｎt雾化喷嘴数值仿真研究FＬUＥNT 提供五种雾化模型:•平口喷嘴雾化(ｐlain－orifice aｔｏmiｚer)•压力—旋流雾化(ｐｒｅssuｒe—ｓｗiｒlａｔｏmizeｒ)•转杯雾化模型(fｌat-fan atoｍiｚeｒ)•气体辅助雾化(air—bｌａst／ａir-assｉsted atｏｍizeｒ)•气泡雾化(effervescent/flashｉｎg atomiｚeｒ)所有得模型都就是用喷嘴得物理及尺寸参数(例如喷口直径、质量流率)来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际得喷嘴模拟来说,无论就是颗粒得喷射角度还就是其喷出时间都就是随机分布得。

但对FLUENＴ得非雾化喷射入口来说,液滴都就是在初始时刻以一个固定得轨道喷射出去(到流场中去)、喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴得随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴得喷射方向就是随机得。

所有得喷嘴模型中都要设第初始喷射角(范围),颗粒通过随机得方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动得计算精度、在喷嘴附近,液滴在计算网格内得分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上得曳力就加强了气相－液滴之间得耦合作用。

平口喷嘴雾化(plaiｎ-orifiｃe atomiｚｅr)模型平口喷嘴就是最常见也就是最简单得一种雾化器。

但对于其内部与外部得流动机制却很复杂。

液体在喷嘴内部得到加速,然后喷出,形成液滴。

这个瞧似简单得过程实际却及其复杂。

平口喷嘴可分为三个不同得工作区:单相区、空穴区、以及回流区(ｆlipped。

不同工作区得转变就是个突然得过程,并且产生截然不同得喷雾状态、喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处得速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。

每种喷雾机制如下图示(图1、２、3):图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部)图2 空穴喷嘴流动(喷头倒角处产生了空穴)图3 返流型喷嘴流动(在喷头内,下游气体包裹了液体喷射区)压力-旋流雾化喷嘴模型另一种重要得喷嘴类型就就是压力－旋流雾化喷嘴。

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析

第29卷第2期苏　州　大　学　学　报(工　科　版)V o l.29N o.2 2009年4月J O U R N A LO FS U Z H O UU N I V E R S I T Y(E N G I N E E R I N GS C I E N C EE D I T I O N)A p r.2009文章编号:1673-047X(2009)-02-038-05基于F L U E N T的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析郭　杰1,冯志华1,曾庭卫2(1.苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;2.宝时得机械(苏州)有限公司,江苏苏州215021)摘　要:采用流体动力学计算软件F L U E N T,对喷气织机主喷嘴引纬气流场进行较完整的三维数值模拟,与相关文献的实验值进行比较,结果证明了基于F L U E N T软件对喷气织机主喷嘴的气流流场进行数值分析的有效性与可行性,而且数值仿真优点较试验更全面,可解释喷嘴芯出口处的压力降低等试验难以观察的现象,为主喷嘴的设计提供了理论指导。

关键词:喷气织机;主喷嘴;F L U E N T;三维数值模拟中图分类号:T S103.33+7;0358 文献标识码:A0　引　言计算流体力学(C o m p u t a t i o n a l F l u i d D y n a m i c s,C F D)技术的发展为喷气织机主喷嘴的多维理论研究带来新思路和新方法。

传统喷气织机主喷嘴的分析以实验为基础,分析的周期较长,试验的费用较高。

随着计算机内存和并行技术的发展,数值模拟开始更为广泛地应用于节流装置的设计和流场分析中[1]。

C F D是一种有效地研究流体动力学的数值模拟方法,它大大减少了试验费用、时间。

近年来,C F D越来越多地应用于流体设备的设计和流场的分析中,在计算机上完成一次完整的计算及分析,就相当于在计算机上做一次物理实验,数值模拟可以形象地再现流动情景[2]。

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计
在工业领域中，喷嘴的性能对工艺过程有着显著影响。

为了提升喷嘴的效率，本文采用了基于fluent软件的流场模拟方法，对空气变形喷嘴进行结构优化设计。

首先，简要介绍了fluent软件及其在流场模拟中的应用。

接着，阐述了研究目的、意义和方法。

特别强调了本研究旨在通过模拟和分析，找到优化喷嘴结构的有效途径。

然后，深入探讨了流场模拟的实现过程。

这包括建立模型、设置边界条件、选择合适的湍流模型以及初始化流场等步骤。

这些步骤都细致入微地进行了阐述，并附以详细的操作说明。

随后，通过模拟结果，对空气变形喷嘴的结构进行了多角度分析。

这包括流速分布、压力分布、湍动能等。

这些分析结果为优化设计提供了有力依据。

在得出初步结论的基础上，进行了结构优化设计。

具体包括调整喷嘴形状、尺寸以及改进内部结构等措施。

这些优化措施都是基于模拟结果进行的，旨在提高喷嘴性能。

最后，总结了整个研究过程和成果，并对未来研究进行了展望。

本研究通过fluent软件的流场模拟，为空气变形喷嘴的结构优化设计提供了有益的参考。

未来，可以进一步深入研究其他类型的喷嘴，以提升其在各种应用场景中的性能。

基于Fluent的超音速喷嘴的数值模拟及结构优化

在喷嘴中，由于ｄＶ／Ｖ＞０，所以ｄＰ／Ｐ＜Ｏ，ｄｐ／ｐ＜０，
工作效率的重要途径。目前对于超音速喷嘴的设计还主要依赖于经验和实验，缺乏一套完整的理论计算方法。本文根据气体动力学的方法设计出了满足条件的超音速喷嘴间，并通过对喷嘴的优化，为喷嘴的设计、制造及
值模拟，找出了喷嘴流场的各状态参数的变化规律，为超音速喷嘴的理论研究奠定了基础口。
当逐渐缩小，气体流速逐渐增大；当喷嘴沿截面收缩到最小处喉部时，喉部处的截面保持恒定，流速达到临界
速度即音速，此时压力近似为喷嘴进口压力的一半；超
收稿日期：２０１４－１０－０７
基金项目：国家自然科学基金：环形自激振荡射流涡激空化效应及对卷吸性能的影响机理（５１３７６２０４）；国家自然科学
基金：利用自激振荡脉冲特性实现双腔室射流喷嘴的超微雾化机理（５１４０５３５２）：武汉市青年科技晨光计划：降低板带表面静电喷涂消耗的关键技术及其设备研究（２０１３０７０１４００１００２２）作者简介：高全杰（１９６３一），男，湖北枣阳人，教授，硕士，研究方向为静电喷雾理论及应用。
件对喷嘴内流场进行数值模拟，得到了喷嘴内流场的分布规律。改变喷嘴的结构，分析了收缩段和扩张段的不同结构对喷嘴出口速度的影响。结果表明，喷嘴内气流的温度和压力逐渐

基于Fluent清管器空化过程数值模拟及喷嘴尺寸优化

关键词管道清管器空化射流Ｆｌｕｅｎｔ数值模拟尺寸优化中图分类号ＴＱ０５１．８１文献标识码Ａ文章编号０２５４－６０９４（２０１３）０６ — ０７８０ — ０３
随着我国各大油田开采逐渐进入中后期，油
化呈一定规律变化。当Ｌ／ｄ＝１５时，管内壁所受压力最大至７ＭＰａ，满足清垢要求；清管器出口和靶距处
气化体积百分比达最大值（５４％、３２％）；靶距处拥有最大水射流速度（３７ｍ／ｓ）。
２５。
１．１几何结构与优化目的空化清管器喷嘴结构如图１所示。要实现最
佳空化效果，当压力振荡频率Ｆ与谐振腔固有频
｝国家科技重大专项 “ 十二五” 规划课题（２０１１ＺＸ０５０１６ — ００３）。毕凤琴，女，１９６７年１２月生，教授。黑龙江省大庆市，１６３３１８。
值模拟的研究甚少，更缺少对其结构尺寸优化设
计的研究。笔者利用计算流体力学Ｆｌｕｅｎｔ软件，
基于气穴模型，对空化喷嘴尺寸进行优化模拟，研究尺寸变化对空化效应的影响规律，确定合理的
曲线都达到最大值，这是由清管器出口射出的水
８６４

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 空气变形喷嘴流场模拟方法2.1 喷嘴流场模拟介绍2.2 基于fluent的模拟原理2.3 模拟精度和可行性分析3. 空气变形喷嘴结构优化设计3.1 结构参数影响分析3.2 设计目标及约束条件定义3.3 优化算法选择与应用4 实验验证与结果分析4.1 模拟结果验证方法与实验过程简介4.2 模拟结果与实验数据对比分析4.3 优化设计结果评估与讨论5 结论与展望5.1 研究总结与主要发现归纳5.2 研究不足及未来研究方向展望引言1.1 背景和意义在现代工程领域中，喷嘴广泛应用于液体或气体的喷射、混合和燃烧等过程中。

空气变形喷嘴作为一种常见的喷嘴类型，具有结构简单、喷射效果良好等优点，在航空、化工、环保等领域都有广泛应用。

随着科学技术的不断发展，对喷嘴流场行为及其结构特性进行深入研究和优化设计变得越来越重要。

通过准确模拟和分析空气变形喷嘴的流场特性，并进一步进行优化设计，可以提高其性能和效率，满足不同应用领域对喷嘴的需求。

1.2 结构概述本文旨在基于fluent软件开展空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计的研究。

文章将首先介绍空气变形喷嘴流场模拟方法的基本原理和可行性分析，然后探讨空气变形喷嘴结构参数对流场行为的影响，并定义设计目标和约束条件。

接下来，将选择合适的优化算法对空气变形喷嘴进行结构优化设计。

最后，通过实验验证和结果分析，评估优化设计效果并总结研究成果。

1.3 目的本研究旨在通过数值模拟和优化设计方法，探索空气变形喷嘴流场行为及其结构特性，并提出可行的结构优化方案。

通过本文的研究工作，可以为工程领域中空气变形喷嘴的设计与应用提供参考，以提高其性能和效率。

接下来将详细介绍空气变形喷嘴流场模拟方法，并阐述基于fluent软件的模拟原理。

2. 空气变形喷嘴流场模拟方法2.1 喷嘴流场模拟介绍在研究空气变形喷嘴的过程中，准确模拟其流场是非常关键的一步。

基于FLUENT的后混合磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

ｎｍｉｅｆｒｎｅｉｓｅｐｓ－ｘｄａｒｓｖａｅｔｎｚｌａａｒｄｏｔｙＦＵＮＡｓｒｓｏｉｌｉｎｒｓｌａｃｐｒｍａｃｎｉｏｔｅｂａｉｅｗｔｒｅｏｚｗｓｃｒｅｕＬＥＴ．ｅｅｆｓａｏｅｕｔｏｄｍｉｊｅｉｂｉｍｕｔｓ
ＪｔＮｏｚｅＢａｅｎＦｅｚｌｓｄｏＬＵＥＮＴ
ＣｈｉＬｙｎＧｕｏｎｈａＷａｇＹｏｇｅｎＬｎｅｉＹｕｏｇｏＺｇｕｎｎｎｗｅｉ
（ｃｏｌｆｅｈｎｃｌｎｉｅｎ＆Ａｔａｏ，ｉｕｎｖｒｔ，ｈｎｄｉｕｎ６０３，ｈｎ）ＳｈｏｏＭｃａｉｇｅｒｇａＥｎｉｕｏｔｎＸｈａＵｉｓｙＣｅｇｕＳｃａ１０９Ｃｉａｍｉｅｉｈ
ｔａｈｘｔｖｌｃｔｎｉｅｉｎｒｓｓｇｉｃｎｌｅｕｅｅａｓｆｔｅｖｒｅｏａｉｎｍａｉｇｐｒｏｈｎｒｈｔｔｅｅｉｅｏｉｙａｄｋｎｔｅｅｇｉｉｎｆａｔｙｒｄｃｄｂｃｕｅｏｈｏｔｘｆｒｔｏｋｎａｆｔｅｅｅｇｃｙｉｍｔｙｌｓ．ｄｔｅｅｉｐｉｚｄｎｚｌｅｇｈｔｅｘｍｕｖｌｃｔｆａｒｓｖａｔｌｓｉｓｄｏｚｅＴｅｍａｉｍｘｔｖ－ｏｓＡｎｈｒｓｏｔｍｉｅｏｚｅｌｎｔｏｇｔｍａｉｍｅｏｉｙｏｂａｉｅｐｒｉｅｎｉｅｎｚｌ．ｈｘｍｕｅｉｅｃｌｃｔｆａｒｓｖａｔｃｅｓｏｔｉｅｅｈｙｉｄｒｐｒｉ３～３ｉｓｏｅｉｓｄｉｍｅｅ．ｅｔｒｕｅｃｉｔｉｏｉｙｏｂａｉｅｐｒｉｌｓｉｂａｎｄｗｈｎｔｅｃｌｅａｓ２ｎｔ７ｔｍｅｆｔｎｉｅｄａｔｒＴｈｕｂｌｎｅｄｓｒ— ｈｂｔｎｉｓｄｈｏｚｅｃｎｂｏｕｅｎｔｅｎａｌｒｇｏｎｈｒａｗｈｃｅｍｅｒａａｇｒｃａｇｓｕｉｎｉｅｔｅｎｚｌａｅｆｃｓｄｏｈｅｒｗａｌｅｉｎａｄｔｅａｅｉｈｇｏｔｙｈｓｌｒｅｈｎｅ．ｏ

空化射流喷嘴结构参数的优化

空化射流喷嘴结构参数的优化空化水射流技术的原理是把水射流技术和空化效应相结合,采用空泡破裂时产生的巨大冲击力来提高射流的作用效果,其工作效率和冲蚀能量更强,因此能够大范围应用于开采钻探、材料破碎、工业清洗等水力学相关应用领域,成为国内外很多学者研究的热点领域。

本文以淹没水射流为研究对象,基于空化理论,利用Fluent模拟了空化过程,并比较不同喷嘴模型的区别,最后进行空化实验,并优化出一组最优的喷嘴参数配比,验证了空化射流的高效性和实验的可行性。

具体工作包括以下内容:(1)进行Fluent流体数值模拟,确定了适用于喷嘴模型空化射流内部流场的计算模型,即多相流模型为Mixture模型、空化模型为Singhal模型、湍流模型为RNGκ-ε和瞬态时间步长为1e-4s。

通过Fluent数值模拟,得到了不同喷嘴模型的液相云图、压力云图与速度分布等数据,可为喷嘴结构参数的优化设计提供有力支撑。

(2)对设计加工的各种尺寸参数的喷嘴进行实验研究,入口压力为35MPa,实验材料为1600铝合金。

改变喷嘴配比和靶距,并通过分析不同参数下的打击效果,找到效果最好的实验参数。

得到的主要实验结果有:1)中心冲蚀斑点是由于高速水冲击所产生的现象,冲蚀圆环外围凹坑为空化作用。

2)在冲蚀靶距S的合理范围内,进一步优化得到冲蚀效果较好S范围为70mm～120mm。

3)下喷嘴直径分别为1.2mm、1.4mm和1.5mm时,兼顾冲蚀所得的圆环外直径、冲蚀圆环面积和冲蚀凹坑密度,优化得到的优化后的喷嘴配比(d-D-L-dc-Ds-Ls)分别为 1.2-9.6-9.6-2-6-6、1.4-12-12-3-12-12 和1.5-12-12-3-6-6。

4)通过对大量实验结果进行分析,得出对喷嘴B冲蚀效果影响较大的喷嘴参数为d、D和L,其次是dc、Ds和Ls。

5)将不同下喷嘴直径的优化后的喷嘴配比相比较,归纳得出d:D:L近似等于1:8:8。

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟谢峻石何枫清华大学工程力学系一．引言射流是流体运动的一种重要类型，射流的研究涉及到许多领域，如热力学、航空航天学、气象学、环境学、燃烧学、航空声学等。

在机械制造与加工的过程中，就经常利用压缩空气喷枪喷射出高速射流进行除尘、除水、冷却、雾化、剥离、引射等。

在工业生产中，改善气枪喷嘴的设计，提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的意义。

FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

本文的工作就是将FLUENT应用于喷嘴射流流场的数值模拟，使我们更加深刻地理解问题产生的机理、为实验研究提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用.。

二．控制方程与湍流模式非定常可压缩的射流满足如下的N-S方程：（1）上式中，量，H是源项。

是控制体，是控制体边界面，W是求解变量，F是无粘通量，G 是粘性通采用二阶精度的有限体积法对控制方程进行空间离散，时间离散采用Gauss-Seidel隐式迭代。

FLUENT软件包中提供了S-A(Spalart-Allmaras)，K-Realizable K-选择RNG K-（包括标准K-、RNG K-和），Reynolds Stress等多种湍流模式，本文在大量数值实验的基础上，亚音速射流湍流模式，超音速射流选择S-A湍流模式。

三．算例分析（一）二维轴对称亚声速自由射流计算了一个出口直径为3mm的轴对称收缩喷嘴的亚声速射流流场，压比为1.45。

外流场的计算域为20D×5D（见图1）。

图1 计算域及网格示意图图2显示的是速度分布，图3、图4分别显示了轴线上的速度分布以及截面上的速度分布计算值与实验值的比较。

从图中可以看出，亚声速自由射流轴线上的速度核心区的长度约为5～6D，计算值与实验值吻合的比较一致，证明RNG k-模拟。

基于FLUENT的喷嘴孔型两相流场模拟分析

ｅｘｐａｎｓｉｏｎｉｎｈｅｔｎｏｚｚｌｅｏｆｔｈｅｓｕｅａｍｌｉｎｅａｎｄｖｅｎｔｕｒｉｙｐｔｅｉｓｍｏｒｅｆｕｌｌｙ．Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｎｏｚｚｌｅａｂｒａｓｉｖｅａｃｃｅｌｅｒａ —
罗静，曾国辉，李丙乾，
（重庆理工大学ａ．汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室；ｂ．机械工程学院，重庆４０００５４）摘要：针对三种喷嘴孔进行了气固两相流场数值模拟，通过定量的结论来指导喷嘴的选用。基于计算流体力学的方法，建立了欧拉一拉格朗日两相流数值模型，对比分析了气固两相流场的静压，速度的分布以及喷嘴冲蚀磨损的特点。对比发现：气体在流线型和文丘里型喷嘴中膨胀比较充分，收缩型喷嘴对磨料加速性能差，流线型喷嘴性能较好，清理效果佳但不易加工，因此文丘里型喷嘴性价比最高。喷嘴收缩段的冲蚀磨损严重，根据该特点采用梯度功能模型设计抗磨损强的材料，以提高喷
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｍｅｉｃｒａｌｓｉｍｕｌａｉｔｏｎｏｆｇａｓ－ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｌｏｗｆｆｉｅｌｄｉｓｃｒｅｅｎｏｚｚｌｅｓｗｉｔｈｈｏｌｅ，ｇｕｉ￣ｎｇｈｅｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｎｏｚｚｌｅｔｈｒｏｕｇｈｑｕａｎｉｔｔａｉｔｖｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｈｏｔｄｍａｋｉｎｇｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｈｅｔｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｈｅｔｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｈｅｔｎｏｚｚｌｅｅｒｏｓｉｏｎｗｅａｒｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｎｏｚｚｌｅｇａｓ — ｓｏｌｉｄｔｗｏ－ｐｈａｓｅｌｏｆｗｉｅｆｌｄ．Ｆｒｏｍｈａｔｔ，ｗｅｆｉｎｄｇａｓ

基于FLUENT的发动机喷油嘴雾化特性数值模拟研究

10.16638/ki.1671-7988.2021.012.012基于FLUENT的发动机喷油嘴雾化特性数值模拟研究*曹福来，郭瑞瑞（许昌学院电气与机械工程学院，河南许昌461000）摘要：喷油器燃油雾化的质量影响着发动机的节能减排，而通过数值模拟的计算流体动力学来研究发动机喷油器雾化特性具有明显的优势。

文章利用具有强大网格支持能力的FLUENT软件来建立燃油雾场的几何模型并搭建了不同的模拟方案。

通过对燃油雾场的影响因素进行分析得到，减小喷孔直径和适当增加喷孔数目可改善雾化效果，油压力对喷雾近场的影响比较大，喷油压力增加可以也可提高雾化质量。

关键词：雾化特性；FLUENT；喷孔直径；喷孔数目；喷射压力中图分类号：TK421 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-37-04Numerical Simulation of Atomization Characteristics of Engine InjectorBased on FLUENT*CAO Fulai, GUO Ruirui( School of Mechano-Electronic Engineering of Xuchang University, Henan Xuchang 461000 )Abstract: The quality of the fuel atomization of the injector affects the energy saving and emission reduction of the engine, and the numerical simulation of the computational fluid dynamics to study the atomization characteristics of the engine injector has obvious advantages. In this paper, the FLUENT software with powerful grid support capability is used to establish the geometric model of the fuel mist field and build different simulation schemes. By analyzing the influencing factors of the fuel mist field, reducing the diameter of the nozzle hole and increasing the number of nozzle holes can improve the atomization effect. The oil pressure has a greater influence on the near field of the spray, and the increase of the injection pressure can also increase the atomization quality.Keywords: Atomization characteristics; FLUENT; Orifice diameter; Number of orifices; Injection pressureCLC NO.: TK421 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-37-04前言燃油通过发动机喷油器进行喷射、雾化以及与空气混合，因此研究喷油器燃油雾化的特性意义重大[1]。

喷水室喷嘴内部及喷嘴出口流场数值模拟

喷水室喷嘴内部及喷嘴出口流场数值模拟
李春林鲁孟群张杰
湘潭４１０）１２１（南科技大学能源与安全工程学院湖
【摘
要】利用计算流体软件ＦＵＮＴ建立了喷水室内喷嘴及喷嘴出口外部流场的三维数学模型。采用标准ＬＥＫ８－湍流模型模拟了喷嘴内部及出口外部流场，并根据各种情况分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响。结果表明，喷嘴的扩散角和扩散段尺寸对喷嘴及出口流场影响较大：
ｓｆｗａｅＦＵＥＮＴ．ｔｉｌｔｄｔｅｆｗｅｄｏｔｒａａｄｅｐ￣ｏｅｎｚｌｙｕｉｇｔｅｓｎａｄＫ￡ｍｏｅ．ｎａｙｅｏｔｒＬＩｓｍｕａｅｏｆｌｆｉｅｎｌｎｘｏｈｌｉｎｆｈｏｚｅｂｓｎｈｔｄ一ｔａｒｄ１ａｄｉａｌｚｓｔｎｈａａｔｒｆｃｅｏｉｄｓｉｕｉ，ｒｓｕｅｄｓｕｉｎｅｏｉｏｘｔａｉｓｎｉｏｓＴｈｅｕｔｔｅｐｒｍｅｅｓａｅｔｏｔｅｖｌｃｔｉｔｂｔｎｐｅｓｒｉｔｂｔｎａｄｔｅｖｌｃｔｆｔｅｅｉｖｒｕｏｄｔｎ．ｅｒｓｌｔｈｙｒｏｉｒｏｈｙｈｏｃｉｓｓｏｔａ，ｅｄｆｓｏｎｌｎｅｓｚｆｉｅｇｎｅｔｎｈｖｒａｆｕｎｅｗｉｅｅｉｆｏｆｌ．ｅｄｆｓｎａｇｅｈｗｔｔｉｕｉｎａｇｅａｄｔｉｅｏｖｒｅｔｃｉａｅａｇｅｔｎｅｃｔｔｘｔｌｗｅｄＡｓｉｉｌｈｈｈｄｓｏｉｌｈｈｉｈｔｕｏｎ

基于Fluent的临界流文丘里喷嘴的内部流场仿真分析

图１中标注了对圆筒形喉部喷嘴各部分的尺寸
测得的喉部直径计算得到；ｐ０、Ｔｏ、Ｐ。分别为滞止压力、滞止温度、滞止密度，由喷嘴前的测量仪器得到。本文取理论标准流量为１．２ｍ／ｈ的临界流文
要求。１为人口段，是一段１／４圆环，其一端与入口
数的计算公式为
，１一
一
喷嘴，其结构如图１所示。
厘一ｑｑ１一ａｃｐ。 √ 一ＡＣＲ
一
… ¨
式（１）中，ｑ为实际流量，可由检定装置测得；ｑ。为
图１圆筒形喉部喷嘴轮廓
理想流量，可通过理论计算得到；Ａ为喉部面积，据
（２）
计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相
关物理现象的系统进行分析计算，其基本思想为：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，用
一
式（２）中，为湍流运动黏度，Ｇ为湍流黏度的增加项，为湍流黏度的减少项，Ｓ为用户自定义
是国际标准ＩＳＯ９３００ｊ。本文描述的是圆筒形喉部
嘴进行检定时，保持喷嘴上游人ＥＩ处的滞止压力Ｐ
不变，逐渐的减小喷嘴出口的背压力比。当背压力比达到一个临界值时，通过喷嘴的气体在喉部处的
比较。
２０１３年７月９日收到，７月２９日修改第一作者简介：王丽辰（１９８８一），男，硕士研究生。研究方向：检测