前混合式磨料水射流噴嘴外流場(chǎng)仿真與實(shí)驗(yàn)

前混合式磨料水射流噴嘴外流場(chǎng)仿真與實(shí)驗(yàn)

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1、第34卷第3期煤炭學(xué)報(bào)Vol.34No.32009年3月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYMar.2009文章編號(hào):0253-9993(2009)03-0410-05前混合式磨料水射流噴嘴外流場(chǎng)仿真與實(shí)驗(yàn)1,21222崔俊奎,趙軍,李國(guó)威,郭仁寧,武春曉(1天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,天津300072;2遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,遼寧阜新123000)摘要:通過(guò)建立磨料水射流噴嘴有限元模型,對(duì)2種不同直徑的前混合式磨料水射流的噴嘴外流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析.結(jié)果表明,在噴嘴其它幾何條件相同的情況下,出口直徑對(duì)噴嘴的出口速度影響比較大,出口直徑越大,出口速度越??;在

2、一定程度上將混合管適當(dāng)?shù)丶娱L(zhǎng),可以提高磨料射流在噴嘴出口處的速度;磨料水射流最佳的切割距離為噴嘴出口直徑的20~50倍.磨料水射流切割靶體實(shí)驗(yàn)結(jié)果與靶體沖擊仿真結(jié)果基本吻合.關(guān)鍵詞:前混合式;磨料水射流;噴嘴;流場(chǎng)仿真;有限元法中圖分類(lèi)號(hào):TP601文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AFlowfieldsimulationandexperimentofpremixedabrasivewaterjetsoutsidethenozzle1,21222CUIJunkui,ZHAOJun,LIGuowei,GUORenning,WUChunxiao(1SchoolofMechanical

3、Engineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2SchoolofMechanicalEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)Abstract:Basedonthefiniteelementmodelofthepremixedabrasivewaterjet(AWJ)nozzle,numericalsimulationofflowfieldoutsideAWJnozzlewithtwodifferentdiameterswasstudied

4、.Theresultsindicatethatexitdiameterinfluencesthenozzlevelocityrelativelylarger,andthenozzlevelocitydecreaseswithincreasingdiameterwhilekeepingothergeometryconstructionparameterschangeless.ItwouldincreasetheAWJvelocityatnozzleexitbyincreasingthelengthofnozzlemixingtubeproperly.Theoptimalcu

5、ttingdistanceoftheAWJis20~50timesthenozzleexitdiameter.TheAWJexperimentalcuttingtargetresultsaccordwiththeimpactingsimulationdeviceonthewhole.Keywords:premixed;abrasivewaterjet(AWJ);nozzle;flowfieldsimulation;finiteelementmethod磨料水射流(AbrasiveWaterJet,簡(jiǎn)稱(chēng)AWJ)是將一定數(shù)量的磨料微粒與高壓水互相混合而形成的液固兩相射流.

6、在相對(duì)較低壓力下,高壓水的部分動(dòng)能傳遞給磨料,從而把水射流對(duì)靶物的持續(xù)作用變?yōu)槟チ狭W恿鲗?duì)靶體的高頻沖擊、[1-2]磨削作用,提高了射流的品質(zhì)和工作效率.AWJ切割裝置包括泵站、增壓裝置、蓄能裝置、切割噴嘴、磨料供應(yīng)系統(tǒng)、導(dǎo)管和回收裝置等,如圖1所示.圖1AWJ切割靶體前混合式磨料水射流從根本上改變了磨料與水介質(zhì)的混Fig1Abrasivewaterjet(AWJ)cuttingdevice合機(jī)理,大大提高了能量傳輸效率.由于磨料射流基于流態(tài)化原理進(jìn)行直接供料,磨料粒子從噴嘴噴出時(shí)收稿日期:2008-04-08責(zé)任編輯:許書(shū)閣基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(504

7、90275)作者簡(jiǎn)介:崔俊奎(1974—)男,內(nèi)蒙古涼城人,副教授,博士研究生.Tel:0418-3350517,E-mail:cuijunkui@yahoocomcn第3期崔俊奎等:前混合式磨料水射流噴嘴外流場(chǎng)仿真與實(shí)驗(yàn)411已經(jīng)達(dá)到水流速度的95%以上,高速度的磨料粒子沖擊和切割破碎能力必然很強(qiáng),切割物件所需的水壓[3][4-5]降低很多.近年來(lái),前混合式磨料水射流的仿真與實(shí)驗(yàn)研究引起了國(guó)內(nèi)外眾多專(zhuān)家和學(xué)者的關(guān)注.1模型的建立磨料微粒與高速流動(dòng)的水流互相混合而形成的液固兩相介質(zhì)射流屬于兩相流研究范疇,本文運(yùn)

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