基于Fluent的水力割缝喷嘴轴心间距优化

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基于Fluent_的洗扫车扇形喷嘴的分析与优化

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(5), 4833-4844 Published Online September 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.125439基于Fluent 的洗扫车扇形喷嘴的分析与优化於文杰，王斌，蒋刘义，陈青，王子超，丁媛媛盐城工学院机械工程学院，江苏盐城收稿日期：2023年7月22日；录用日期：2023年9月18日；发布日期：2023年9月25日摘要扇形喷嘴是该车工作时的核心元件，其性能的优劣直接影响洗扫车的清洗效率。

本文以打击力和水流量为优化目标，基于Fluent 数值分析软件，建立扇形喷嘴的三维数学模型，研究V 型切槽角度，V 型切槽偏移量，出口段长径比，入口压力的影响规律，采用正交实验法对某专用车所生产的系列洗扫车水力系统的某型号扇形喷嘴的V 型切槽角度、V 型切槽偏移量、出口段长径比和入口压力这四个结构参数进行了多目标优化设计，运用综合平衡的方法解决了优化目标相互矛盾的问题。

通过Fluent 模拟分析，建议V 形切槽半角应选取45˚，V 形切槽偏移量0 mm ，出口段长径比为4，入口压力为7.5 MPa 。

关键词扇形喷嘴，模拟仿真Analysis and Optimization of Fan Shaped Nozzles for Washing and Sweeping Vehicles Based on FluentWenjie Yu, Bin Wang, Liuyi Jiang, Qing Chen, Zichao Wang, Yuanyuan DingSchool of Mechanical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng JiangsuReceived: Jul. 22nd , 2023; accepted: Sep. 18th , 2023; published: Sep. 25th , 2023AbstractThe fan-shaped nozzle is the core component of the vehicle during operation, and its performance directly affects the cleaning efficiency of the cleaning and sweeping vehicle. This article aims to optimize the impact force and water flow rate. Based on Fluent numerical analysis software, a three-dimensional mathematical model of the sector nozzle is established, and the influence law of V-shaped grooving angle, V-grooving offset, outlet length-diameter ratio and inlet pressure is stu-於文杰等died, and the orthogonal experimental method is used to carry out a multi-objective optimization design for the V-shaped grooving angle, V-shaped grooving offset, outlet section length-diameter ra-tio and inlet pressure of a certain model of sector-shaped nozzle of a series of washing and sweeping truck hydraulic systems produced by a special vehicle. The comprehensive and balanced approach is used to solve the problem of contradictory optimization goals. Through Fluent simulation anal-ysis, it is suggested that the half-angle of the V-shaped groove should be selected at 45˚, the V-shaped groove offset should be 0 mm, the length-diameter ratio of the outlet section should be 4, and the inlet pressure should be 7.5 MPa.KeywordsFan Shaped Nozzle, Simulation Array Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言目前各洗扫车厂家的高压水路系统的结构设计都很相似，但是每家的扇形喷嘴都大相径庭，喷嘴受到射流角度、射流距离、流量、压力及车速的变化会产生较大差异，并导致作业后路面的洁净率有较大不同。

基于FLUENT的旋流喷嘴螺旋段参数优化

Equipment Manufacturing Technology No.3,2021基于FLUENT的旋流喷嘴螺旋段参数优化许永阳，张鹤鹏，苗永卫(长安大学机械学院，西安710054)摘要:道路建设的路基施工阶段，由于自然环境和施工扰动等因素，会产生大量的扬尘，为了抑制杨尘会在扬尘源四周布置喷雾系统。

为了分析旋流喷嘴螺旋段的参数对喷嘴性能的影响，使用F L U E N T进行仿真分析，以喷嘴出口处的速度与湍动能作为评价指标。

结果表明：为了得到更好的雾化效果，螺旋角在20。

~30。

范围内较为适宜；螺旋段过长，或者螺旋段孔径太小，都会减弱喷嘴的雾化效果。

参数合理旋流喷嘴可以使流体加速并且形成湍流，有利于生成水雾颗粒。

关键词：喷嘴；数值模拟；参数优化中图分类号:T P391 文献标识码:A1背景道路建设的路基施工阶段，存在大量裸露的自然土体。

在路基的施工阶段，需要做清除地表障碍物之类的场地清理工作，为工作人员修建生活和施工用房。

还有路堑挖掘成型、土的运输、路堤填筑、路面压实等强度剧烈的施工。

这些过程中使用了配套的工程机械，会产生大量的扬尘，经常能够看到尘土飞扬的场面。

而且这一阶段施工所需的时间较长，并且开始下一阶段的施工也有一个间隔，这个时期内如有一定强度的绕动，例如有自然风或者运输车辆行驶而过，前一阶段产生后又沉降的积尘也会再次启扬。

道路扬尘会影响城市景观，降低可见度，损害人的身体健康，破坏生态环境夂为了抑制扬尘，施工道路会采取一些措施，比如定时洒水，布置围挡结构物和喷雾系统等。

喷嘴作为喷雾系统中对雾化性能影响最重大的部分，有许多关于这方面的研究[M|。

本文使用计算流体动力学软件F L U E N T对影响喷嘴性能的结构参数进行分析。

2几何模型与参数设置为了加强喷嘴的雾化能力，在其结构中加入螺旋管道加以辅助。

流体在压力驱动下进入螺旋管道，在螺旋管道中产生强烈的旋转运动，然后从喷嘴中喷出，在离心力的辅助作用下形成湍流、产生雾化，可以达到较好的雾化效果|51。

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喷气织机不同单孔辅助喷嘴的结构优化

基于Fluent喷气织机不同单孔辅助喷嘴的结构优化孔双祥;胥光申;巨孔亮【摘要】In order to reduce the energy consumption and improve productivity of the air jet loom,tapered orifice 、rectangular orifice、single circular orifice、regular triangle of the auxiliary nozzle were designed.The analysis software Fluent is used to digitally simulate the 3-D flow field of the auxiliary nozzle of an air-jet loom.Auxiliary nozzle velocity contours in symmetry.The speed distribution curve on the central line of the flow speed at the exit of the auxiliary nozzle and air consumption are obtained,when the supple air pressure is 0.3 MPa.The simulation results show that the ejecting capacity of four different single pore types of the auxiliary nozzle shows the following order,tapered orifice,single circular orifice,rectangular orifice,regular triangle.And air consumption shows the following order:tapered orifice,regular triangle 、rectangular orifice、single circular orifice,when the supple air pressure is 0.3 MPa.Taking the ejecting capacity and air consumption in consideration,the tapered orifice is suitable for heavy fabric weft insertiom single circular orifice whose air consumption is moderate is suitable for the majority of textile fabric.%为降低喷气织机能耗,提高生产效率,设计锥形孔、单圆孔、矩形孔以及正三角形孔4种单孔型辅助喷嘴模型.利用Fluent软件对辅助喷嘴流场的三维模型进行数值模拟分析,得到供气压力为0.3 MPa条件下辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上的速度分布曲线以及不同孔型的耗气量.模拟结果表明,在0.3 MPa供气压力下,4种不同孔型辅助喷嘴气流射出能力强弱依次为锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔.综合考虑喷射性能和耗气量,锥形孔比较适合重磅织物的引纬,单圆孔耗气量适中,比较适合大多数织物的引纬.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】6页(P82-87)【关键词】喷气织机;Fluent软件;流场;辅助喷嘴【作者】孔双祥;胥光申;巨孔亮【作者单位】西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TS103.3喷气织机在织造中具有宽幅、高效、高产等优点,目前主要采用主喷嘴+辅助喷嘴+异型筘的引纬结构,在引纬过程中,辅助喷嘴担负着将纬纱接力送过梭口的重要任务,而辅助喷嘴的气耗量在正常引纬时占整机耗气量的75%左右,为提高生产率、降低能耗,研究辅助喷嘴的流场性质具有重要意义[1]．对于气体流场性质的研究主要有理论分析、实验测试和数值模拟3种方法．文献[2]以流体力学、空气动力学为基础分析讨论了喷气织机主喷嘴内气流速度的分布规律和计算方法,并通过实验分析了喷嘴的结构参数与喷嘴内气流速度和压力的相互关系．文献[3]通过对喷气织机能耗的测试分析,阐析了影响其耗气的诸多因素,其中以辅助喷嘴压力和节能型辅助喷嘴的选择对降低气耗效果尤为显著．文献[4]在辅助喷嘴气流对流场的速度分布影响和供气压力对辅助喷嘴的气流中心线影响方面进行了实验研究．文献[5]主要对辅助喷嘴在流场性质和减少气耗量方面进行了实验研究．文献[6]利用Fluent软件对比研究了3种不同孔径辅助喷嘴的喷射性能,优化了辅助喷嘴的结构参数,并验证了Fluent模拟分析的可行性．文献[7]利用CFD软件详细分析了在不同气压下各种辅助喷嘴的喷射特性,优化了辅助喷嘴结构参数．从上述文献可以看出,国内外关于辅助喷嘴的研究主要体现在辅助喷嘴喷射性能的仿真或实验研究及引纬工艺研究等方面,对于辅助喷嘴的内部结构及喷孔形状等参数的研究比较少见,并且研究的对象局限于圆形喷孔的辅助喷嘴,有关其他单孔形状的进一步研究则鲜有报道．本文以不同形状单孔辅助喷嘴为研究对象,运用CFD软件Fluent对辅助喷嘴流场进行数值模拟,并将不同形状单孔的模拟结果进行对比分析,探索辅助喷嘴不同孔型对喷射性能以及能耗的影响规律．为对比研究锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔这4种形状的喷孔对辅助喷嘴流场性质的影响,本文分析了在喷孔面积相同的情况下,4种不同单孔辅助喷嘴的流场性质．图1为辅助喷嘴结构参数和3D模型图,入口直径3.2 mm,喷射角4°,过渡区长度10 mm,壁厚为0.4 mm．图2为依据生产中常用直径1.5 mm喷孔的单圆孔辅助喷嘴喷孔面积计算出的各种单孔辅助喷嘴结构参数．为更好对比,除了辅助喷嘴出口形状及结构参数不一样，其他结构参数均相同．辅助喷嘴的喷气性能不仅与喷嘴结构和喷孔形状有关,还与辅助喷嘴内壁光洁度等有很大关系[8]．本文假设在喷嘴制造工艺等条件相同的情况下,研究不同喷孔形状对辅助喷嘴喷气性能的影响．辅助喷嘴管内气流在未到达顶部(喷孔附近)时,主要以层流和湍流为主,喷孔附近气流运动比较复杂．通常,喷嘴座和喷嘴体的结构尺寸与辅助喷嘴气流的速度有着密切的关系．根据流体力学基本原理,如果气体在喷管中的流动为等熵流动时,管道中流动的速度变化率与管道截面积变化率之间的关系[9]为式中:A为管道截面积,V为气流速度, Ma为马赫数,p为气体压强．该关系式体现了气流在辅助喷嘴中流动时,由于辅助喷嘴内腔截面面积的改变,速度、压强的变化情况．本文以单圆孔型辅助喷嘴为例,说明流场模型建立的步骤(其他孔型与此一致)．(1) 流场模型:由于辅助喷嘴三维模型比较复杂,Fluent前处理软件Gambit无法精确有效建立其模型,因此,本文借助 Solidworks 建立图3所示的辅助喷嘴的流场模型,因辅助喷嘴流场结构较为对称,为减少计算机运算量,只建立一半流场[10]．由于模拟的是在无钢筘情况下辅助喷嘴对气流的影响,因此,外部流场的尺寸越大越接近真实值．但由于气流作用于纬纱的牵引长度较短及射流扩散较快,在 Solidworks软件中建立了喷嘴的内部流场和长度为70 mm的外部远场,外部远场直径为17 mm．(2) 网格划分:由于辅助喷嘴流场的模型中包括许多曲面,模型也较复杂,本文采用业界专用的网格处理软件Hypermesh 划分网格,最终各孔型网格数量均在64万左右．(3) 边界条件:辅助喷嘴流场模型如图3所示,所需的边界条件有压力入口、压力出口、对称面、壁面4种．由于本文主要是针对各孔型在相同压力下的对比,压力入口均为0.3 Mpa,温度设置为293 K[11],静压为297.51 kPa,湍动能κ为 5.019 2m2/s2,湍动能耗散率ε为8 428.8 m2/s3[12]．压力出口总压均设置为101.325 kPa,即1个标准大气压,温度设置为293 K．对称面、壁面边界均为默认设置．(4) 求解器与计算模型:由于辅助喷嘴内部气流为高速管道流,采用密度基耦合求解器能更快获得收敛,故湍流模型采用 RNG k-ε双方程模型．(5) 材料设置:材料为理想气体．在一定的供气压力下,辅助喷嘴的气流特性主要由其出口风速、实际流速中心线上流速衰减性质以及达到相同射程处的速度值等确定[13].3.1 4种孔型速度云图对比分析由于参与筘槽内引纬的是辅助喷嘴的外部射流,因此要对射流场的分布进行一些分析．图4是基于Fluent得到的对称面上流速分布云图,观察到自由射流的速度分布情况．从图4可以看出,随着辅助喷嘴管道截面积的不断减小,气流速度逐渐增大,单圆孔、正三角形孔、锥形孔、矩形孔辅助喷嘴在出口处气流速度达到最大,分别为437 m/s,427 m/s,448 m/s,402 m/s,均为超音速气流．图5为在供气压力0.3 MPa时,不同孔型辅助喷嘴流速中心线上气体速度分布图．由图5可以看出,各种孔型出口风速均已超过400 m/s,为超音速气流,产生激波导致辅助喷嘴出口处出现了不同程度的速度波动．在辅助喷嘴流速中心线上,随着与辅助喷嘴出口距离逐渐增大,气流速度呈近似线性的趋势衰减．在达到相同射程处的速度值能反映气流的集束性,单圆孔、正三角形孔、锥形孔、矩形孔辅助喷嘴的气流速度在流速中心线上距离喷孔40 mm处分别达到130 m/s,88 m/s,150m/s,100 m/s,可见4种不同孔型辅助喷嘴气流集束性好坏依次为锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔．同时从图5中可以很全面直观地看出流速中心线上速度衰减的趋势,衰减趋势越缓慢则意味着辅助喷嘴的气流集束性越好,也印证了4种不同孔型辅助喷嘴气流集束性好坏依次为锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔．3.2 4种孔型流速中心线上速度分布综上所述,在0.3 MPa供气压力下,4种不同孔型辅助喷嘴气流射出能力强弱依次为锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔．3.3 4种孔型气耗性对比分析表1为在供气压力0.3 MPa时,各孔型的辅助喷嘴的出口风速和耗气量的对比．其中耗气量是从建立的辅助喷嘴流场模型中提取喷嘴入口流量值．如表1所示,锥形孔出口风速最大但耗气量也最大,适合重磅织物的引纬．单圆孔出口风速较大并且气耗量在四者之中最小,适合大多数织物的引纬．矩形孔和正三角形孔辅助喷嘴耗气量相差不大,出口风速低于其他两种孔型并且耗气量也多于单圆孔,此两种孔型不适用于辅助喷嘴．(1) Fluent软件能够较好地对辅助喷嘴的流场、气耗量等进行模拟,在实验条件不充分的情况下,Fluent能比较直观地呈现辅助喷嘴内外流场状况．(2) 通过对比发现,在相同供气压力下,4种不同孔型辅助喷嘴气流射出能力强弱依次为锥形孔、单圆孔、矩形孔、正三角形孔,耗气量从大到小依次为锥形孔、正三角形孔、矩形孔、单圆孔．(3) 综合考虑辅助喷嘴喷射性能和耗气量,锥形孔辅助喷嘴比较适合重磅织物的引纬;单圆孔辅助喷嘴耗气量适中,比较适合大多数织物的引纬;矩形孔和正三角形孔辅助喷嘴不论喷射性能还是节能性均不如单圆形孔辅助喷嘴.因此,矩形孔和正三角形孔不适合用于辅助喷嘴,单圆形喷孔具有更好的喷射性能,可用于辅助喷嘴．E-mail:***************KONG Shuangxiang,XU Guangshen,JU Kongliang.Structure optimization of different single hole auxiliary nozzle in air-jet loom based onFluent[J].Journal of Xi′an Polytechnic University,2017，31(1)：82-87.【相关文献】[1] 严鹤群,戴继光.喷气织机原理与使用[M].北京:中国纺织出版社,2006:53-60.YAN Hequn,DAI Jiguang.Air-jet loom principle and use[M].Beijing:China Textile & Apparel Press,2006:53-60.[2] 汪黎明,陈明，孙经波,等.喷气织机喷嘴性能分析研究[J].山东纺织工学报,1993,8(2)：1-7. 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WANG Guanchao,ZHANG Pingguo,LIANG Haishun,et al.Development and approach of functional acceleration donkey nozzle[J].Textile Accessories,2004,31(6):339-340.[12] 王卫华.喷气织机辅助喷嘴引纬流场分析及纬纱牵引实验研究[D].苏州:苏州大学, 2014:9-26. WANG Weihua.Analysis of flow field of weft insertion and experimental investigation on weft dragging of the auxiliary nozzle in an air-jet loom[D].Suzhou:Soochow University,2014: 9-26.[13] 张平国.喷气织机引纬原理与工艺[M].北京:中国纺织出版社,2005: 32-36.ZHANG Pingguo.Principle and technology of weft insertion in an air-jetloom[M].Beijing:China Textile & Apparel Press,2005:32-36.。

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
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基于FLUENT的轧制吹扫喷嘴的数值模拟

基于FLUENT 的轧制吹扫喷嘴的数值模拟*王龙,窦保杰(苏州有色金属研究院装备智能所,江苏苏州215026)[摘要]为了提高铝板带箔轧制生产中吹扫的效果,对吹扫用喷嘴进行优化设计。

运用C FD 软件对几种典型结构的喷嘴之内部流动进行有限元仿真,得到相应的流动特性参数等结果。

对仿真结果进行对比分析,探讨内部结构变化对流动特性的影响,为吹扫喷嘴的优化设计提供依据。

通过试验,得到了一系列的试验数据,证明了仿真结果是准确可靠的。

[关键词]吹扫;喷嘴;仿真[中图分类号]TG333 2 [文献标识码]A [文章编号]1003-8884(2009)01-0013-04Numerical S imulation of Purging Nozzle for Rolling Based on FLUENTWANG Long,DOU Bao -jie(Equipment Intelligence Department,Suzhou Nonferrous Metals Research Institute,Suzhou 215026,China)Abstract:In order to improve the purging effect during the aluminum sheet stripe and foil rolling production,this paper carries out the optimization design of purging nozzle,makes the FE M simulation on the internal flowin several typical structure nozzles by CFD software,obtains the corresponding flowing characteristic parame -ters,analyzes and contrasts the simulation result,discusses the influence of internal structure change on the flo wing characteristic,which provides the basis for the nozzle optimization design.A series of test data gained by the test proves that the simulation result is c orrect and reliable.Key words:purging;nozzle;simulation[收稿日期]2008-11-13[基金项目]中铝科技基金项目(2007KJA12).[作者简介]王龙(1981-),男,安徽舒城人,工程师,硕士,主要从事有色金属加工装备研究工作.窦保杰(1965-),男,河南南阳人,高级工程师,硕士,主要从事有色金属加工装备及工艺研究工作.0 引言铝板带箔材轧制生产中,为了防止在退火等后续加工时形成油斑而影响带材的表面质量和品质,常用吹扫的方式去除板带箔表面的轧制油(润滑冷却液),其具体处理方法为:在轧机出口侧设置吹扫装置,通过喷出的压力气体之作用,将轧件表面的轧制油吹走。

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。

一种射流煤层割缝喷嘴性能优化新方法

一种射流煤层割缝喷嘴性能优化新方法崔智丽;经来旺【摘要】为改善高压水射流煤层割缝喷嘴的湍动状态,提高出口射流的切割能力,尝试添加导流器来改善喷嘴的喷射性能.采用OMAX磨料水切割机自行设计加工4种断面类型导流器(十字型、导板型、广场型、平板型),分别安装于喷嘴,通过流量系数试验、射流会聚性对比试验以及割缝试验,探讨了导流器的作用,并推导出定点射流的切割深度表达式.除流量系数略有降低,安装导流器后的喷嘴性能均优于无导流器的,尤其是在淹没区的切割能力有较大程度的改善.4种断面类型的导流器的导流效果由好到差依次为十字型、导板型、广场型、平板型.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P130-134)【关键词】高压水射流;喷嘴;导流器;断面类型;切割深度【作者】崔智丽;经来旺【作者单位】安徽理工大学理学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学理学院,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TD431高压水射流煤层割缝喷嘴由于总长受限[1]、流动方向与流道截面积[2]易变,且喷嘴工作时随割缝器匀速旋转[3],其内部的速度压力分布轴向不对称,使得高压水在喷嘴流道前段形成强烈的湍流区,产生大量的涡旋和回流,引起喷嘴内部湍流强度加大,射流发散,大大降低喷嘴喷射性能。

为改善流体的湍动状态,达到减震减噪的目的,导流器已广泛应用于水力机械中[4]。

因此,本研究提出在流道湍动初生位置安装导流器对湍流区强制导流。

煤层割缝器与一般工业管道尺寸相比要小很多,割缝器主管道直径仅为23 mm,当流体进入喷嘴段时,最大直径只有10 mm左右,而工业管道中的导流器断面结构过于复杂,同时难以控制细管相切处的加工精度,因此不宜使用。

割缝喷嘴导流器必须在常用导流器[5-6]的基础上简化断面结构,增加材料强度从而减小导流器内壁的厚度。

由于割缝器本身的过流断面较小,而且流动为高速高压流动,因此对导流器断面的要求比较高。

基于FLUENT的冷喷涂Laval喷嘴优化设计

2017年第5期总第339期造船技术MARINE TECHNOLOGYNo.5Oct.，2017文章编号：1〇〇〇-3878 (2017) 〇5-〇08〇-〇5基于F L U E N T的冷喷涂L aval喷嘴优化设计邢龙森\郭学平\朱海彬2(1.集美大学轮机工程学院，福建厦门361021;2.江南造船(集团）有限责任公司，上海201913)摘要优质的冷喷涂涂层是船舶防腐领域的新方法，而Laval喷嘴则是制作冷喷涂涂层■的核心部件。

利用C FD软件优化计算，针对不同尺寸的喷嘴进行模拟计算并优化。

当喉部直径一定.喷枪的喷抡缩放比约为4时.喷嘴内外部气流速度平稳，无明显的激波产生.而较大的出口直径会产生明显的激波。

关键词冷喷涂;Laval喷嘴;数值模拟;激波中图分类号U671 文献标志码 AOptimization Design of Cold Sprayed Laval Nozzles Based on FLUENTXING Longsen1,GUO Xueping1,ZHU Haibin2(1. Marine Engineering Institute,Jimei University,Xiamen 361021, Fujian,China；2.Jiangnan Shipbuilding (Group)Ltd,Shanghai 201913, China)Abstract The high quality cold sprayed coating is a new method in the field of ship corrosion protection,while Laval nozzle is the core component of cold sprayed coating.CFD software is used to optimize the calculation and optimize the nozzle with different sizes.When the throat diameter is constant and the lance is about4, the airflow velocity in the nozzle and outside is stable.At the same time,there is no obvious shock wave.And the larger exit diameter will produce a obvious shock wave.Key words cold spray；laval nozzle；numerical simulation；shock wave〇引言海水是天然的强电解质，大多数金属结构材料都受到海水和海水大气的腐蚀。

Fluent在高压水枪喷口设计中的应用

Fluent在高压水枪喷口设计中的应用孙泽刚【摘要】@@%高压水枪应用非常广泛,其主要零件是喷口.由于喷口两端的压力差及喷口的结构不同会造成流体在喷口里压力减小,从而造成气穴现象并影响喷口寿命.通过Fluent软件可以很直观地知道喷口里流体的体积分数及其压力分布图,来判别其发生气穴的几率.通过比较两种不同结构喷头的气穴分析,可以优化喷口的结构,为设计带来方便.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】2页(P93-94)【关键词】气穴;喷口;高压水枪;体积分数【作者】孙泽刚【作者单位】过程装备与控制工程四川省重点实验室,四川自贡643000;四川理工学院,四川自贡643000【正文语种】中文【中图分类】TK730.31 引言在液流中当某点压力低于液体在此温度下的空气分离压时，原来溶于液体中的气体会分离出来，产生气泡，这就是气穴现象。

气穴现象是液压系统中常见的有害现象，液压系统中的气穴现象会影响液压系统的工作性能，除产生振动、噪音外、还会使系统的效率降低，损坏零件、缩短液压元件和管道的寿命，造成流量和压力的脉动。

随着液压技术向着高速、高压大功率方向的发展，液压系统的噪声也日趋严重，并且成为妨碍液压技术进一步发展的因素。

另外在流体机械里由于气穴产生气泡时产生的高压会冲击零件的表面造成零件表面的损伤，这就是气蚀现象，因此对气穴现象的研究具有重大意义。

本文利用Fluent Mixture模型中的Cavitation模块模拟高压水枪喷口处的气穴现象，结果直观，对气穴现象的研究具有指导意义。

2 Fluent介绍Fluent软件就是个工程运用的CFD软件，针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度方面达到最佳。

Fluent软件有多种优化的物理模型，如定常和非定常流动、层流、紊流、不可压缩和可压缩流动、传热、化学反应等等。

对每一种物理问题的流动特点，有适合它的计算方法，可对显示或隐式差分格式进行选择，可以在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。

基于Fluent的高压水射流喷嘴优化模拟研究

第４２卷第５期能　源　与　环　保Ｖｏｌ４２　Ｎｏ５２０２０年５月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＭａｙ　２０２０　收稿日期：２０２０－０１－２０；责任编辑：陈鑫源ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．０５．００３基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１８ＹＦＣ０８０８３０５）；国家“十三五”重点研发计划资助项目（２０１６ＹＦＣ０８０１４０４）；重庆市“科技创新领军人才支持计划”资助项目（ＣＳＴＣＫＪＣＸＬＪＲＣ１４）作者简介：刘文杰（１９８５—），男，山西吕梁人，工程师，硕士，２０１３年毕业于西南大学，现从事瓦斯灾害防治、瓦斯抽采及预警方面的研究工作。

引用格式：刘文杰，程晓阳．基于Ｆｌｕｅｎｔ的高压水射流喷嘴优化模拟研究［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（５）：１４１８．ＬｉｕＷｅｎｊｉｅ，ＣｈｅｎｇＸｉａｏｙａｎｇ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｔｅｒｊｅｔｎｏｚｚｌｅｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（５）：１４１８．基于Ｆｌｕｅｎｔ的高压水射流喷嘴优化模拟研究刘文杰１，２，程晓阳１，２（１．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆　４０００３７；２．中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆　４０００３７）摘要：为了提高高压水射流技术的破煤效率，采用Ｆｌｕｅｎｔ软件对高压水射流的喷嘴结构和几何参数进行了优化模拟。

通过分析水射流的轴向速度和壁面静压分布，选择了最佳的喷嘴结构和几何参数。

结果表明：圆柱形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴内部，而锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴外部，且锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度和最大压力均明显大于圆柱形喷嘴，考虑到水射流的附壁效应，锥形喷嘴为最佳选择。

基于Fluent的喷油器柱塞间隙静态泄漏分析

基于Fluent的喷油器柱塞间隙静态泄漏分析杨羽佳;彭如恕【摘要】针对某型高压共轨喷油器的控制柱塞偶件在工作压力为160 MPa工况下的静态泄漏问题,分析了其泄漏机理,利用Fluent软件对控制柱塞偶件间隙处的流场进行数值模拟,得到间隙流场压力变化情况以及出口端速度变化情况等结果.结果表明,间隙的燃油流动速度在径向中心处最大,泄压槽的结构设计能够减小间隙燃油流动速度,对泄漏量的减少起到一定作用.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2018(031)005【总页数】3页(P61-63)【关键词】喷油器;柱塞间隙;泄漏;数值模拟【作者】杨羽佳;彭如恕【作者单位】南华大学机械工程学院,湖南衡阳 421001;南华大学机械工程学院,湖南衡阳 421001【正文语种】中文【中图分类】TK4210 引言电控喷油器是高压共轨系统最核心的部件，能够根据发动机各缸工况准确的控制喷油时间及喷油量。

要实现喷油器定时、定量、定压的喷射，偶件之间的密封极为重要，控制柱塞偶件作为电磁阀与针阀之间的动力传递桥梁，其间隙直接影响了柱塞的密封性[1]。

控制柱塞与柱塞套之间的间隙大小设计，既要保证柱塞运动的灵活性，又要尽可能地减小泄漏量，以实现高压喷射。

其中，静态泄漏由于控制腔压力大、泄漏时间长，是造成喷油器泄漏的主要原因，因此，分析控制柱塞偶件间隙处的静态流场运动极为重要[2]。

1 喷油器工作原理及间隙泄漏分析电控喷油器主要由3个部分组成:高速电磁阀部件、控制柱塞及控制柱塞套部件和喷油嘴部件，结构如图1所示。

当喷油器的高速电磁阀未通电时，球阀落座将出油节流孔关闭，此时，控制柱塞上部的控制腔和喷嘴中的蓄压腔压力等于共轨管内压力，由于控制柱塞上端面的燃油作用面积大于针阀锥面和针阀下端圆锥面的垂直投影面积，因此针阀关闭，喷油器不喷油。

当电控单元发出指令，电磁阀线圈开始通电，球阀升起将出油节流孔打开，柱塞上部的控制腔内的燃油迅速卸压，针阀克服弹簧预紧力升起，高压燃油从喷孔喷入气缸。

基于fluent的变间距喷雾干涉数值模拟

第4期农机论坛基于FLUENT 的变间距喷雾干涉数值模拟唐　聪(成都市西华大学机械工程学院　610039)摘　要：工业喷雾过程中，喷头间距对喷雾质量的影响极大。

基于FLUENT 软件，对单喷头与不同间距下双喷头喷雾效果进行数值模拟，研究雾粒在相互干涉碰撞后的冷却效果与雾化质量。

结果表明：当喷头数量增加时，可以提高粒径分布均匀性；喷头间距的变化，对粒径的均匀性也会造成影响，实际情况需根据不同条件合理配置喷头间距。

关键词：喷雾；变间距；干涉；数值模拟Numerical Simulation of SprayInterference with Variable Spacing basedon FLUENT SoftwareTANG Cong(1.Mechanical College of Xi Hua University, Sichuan Chengdu 610039)Abstract：In the process of industrial spray, the distance between nozzles has a great influence on the spraying quality. Based on fluent software, the spray effect of single-nozzle and double-nozzle with different spacing is simulated, and the cooling effect and atomization quality of fog particles after interference collision are studied. The results show that when the number of sprinklers increases, the uniformity of particle size distribution can be improved, and the change of nozzle spacing will also have an impact on the uniformity of particle size, and the actual situation should be reasonably allocated according to different conditions.Key words：Spray; variable spacing; interference; numerical simulation 组分模型、能量方程、破碎模型、碰撞模型的方式下，以改变间距的方式对双喷头的雾化效果进行数值模拟，研究喷头间距对雾化效果的影响。

基于FLUENT的不同液体流经水嘴的嘴损数值模拟

基于FLUENT的不同液体流经水嘴的嘴损数值模拟王卫阳;黄文静;乔雪娇;张伟伟【摘要】针对油田分层注入不同流体过程中配注工具—水嘴的选择问题,利用制图软件CAD建立水嘴的几何模型,导入到ANSYS Workbench中,用该软件中的流体计算软件模块-FLUENT对流经水嘴的流体进行了数值模拟,得到流体的压力和速度云图.并且对不同密度和黏度的流体流经水嘴的情况进行了模拟研究,得出密度和黏度对水嘴压损的影响.最后,通过对模拟数据分析,确定了水嘴压力损耗与流量、水嘴内径和流体密度的关系式.应用该公式,可在油田分层注入任一流体时计算嘴损,从而快捷、方便地对水嘴进行优选和调配.【期刊名称】《石油工业技术监督》【年(卷),期】2016(032)003【总页数】4页(P5-8)【关键词】水嘴;液体;FLUENT;嘴损数值模拟【作者】王卫阳;黄文静;乔雪娇;张伟伟【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580【正文语种】中文分层注水工艺是油田提高产量的重要手段，目前该技术在油田已广泛应用。

在进行分层注水管柱设计时，需要对配水控制工具——配水器进行选择。

配水器主要有堵塞器和水嘴组成，所以在分层注水时要对水嘴进行选择。

目前对分层注水的水嘴选择方法的研究一般是基于实验进行，得到选择水嘴的嘴损曲线图版，然后进行水嘴的选择[1-5]。

另外，郑举[6]等人研究了多水嘴配注技术，得到了计算水嘴压力损耗（后面简称嘴损）的公式；王海勇[7]等人运用计算机编程实现了对水嘴的选择，赵鹏睿[8]、申晓莉[9]、罗必林[10]等人运用FLUENT软件对水嘴进行了模拟。

这些方法解决了分层注水时对水嘴的选择问题。

然而，随着油田的进一步开发，为了提高产量，油田逐渐开始分层注入除水以外的其他流体，对于这种情况，现存的水嘴选择方法就不适用了。

基于Fluent的一种机械式超声波混合器喷嘴优化设计

基于Fluent的一种机械式超声波混合器喷嘴优化设计
赵欣悦
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2018(037)008
【摘要】机械式超声波混合器作为一种先进、高效的混合均化设备可有效减弱混合物料分子间的结合力,从而大幅提高制备产品的稳定性和精细化程度.本文对这种混合器开展相关研究,针对其中包含的喷嘴结构进行优化设计.通过Fluent软件仿真分析了6组不同尺寸窄缝的喷嘴分别在3种入口压力状态下产生的液体射流速度,找到了其中的最优解,从而优化了喷嘴的结构,为进一步研发高性能机械式超声波混合器积累了技术储备.
【总页数】4页(P131-134)
【作者】赵欣悦
【作者单位】哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨 150001
【正文语种】中文
【中图分类】TB559;TH69
【相关文献】
1.基于FLUENT的冷喷涂Laval喷嘴优化设计 [J], 邢龙森;郭学平;朱海彬
2.基于FLUENT的水力喷砂射孔器喷嘴优化设计 [J], 张德荣;吴思梦
3.基于ANSYS Workbench的机械式超声波混合器共振劈优化设计 [J], 李麒;赵欣悦;赵寒涛
4.一种新型导流式喷嘴的Fluent仿真分析 [J], 焦一航; 彭淑玲; 刘牧原; 郭峰
5.基于Fluent的拉瓦尔喷嘴结构优化设计 [J], 陆洪杰;甘树坤;吕雪飞
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