基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析.pdfVIP

《电加工与模具}2014年第6期 设计 ·研 究 基于FLUENT的水射流冲击力 影响因素仿真分析 叶建友 ．吕彦明 (江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡 214122) 摘要：基于水射流冲击模型 。应用FLUENT流体分析软件对喷嘴射流冲击力数值模拟和仿真 ， 得出不同的射流压强、喷距及喷嘴出口直径对射流冲击力及冲击作用区域的影响。结果表明：其他 相关因素确定时，射流冲击力随着射流压强的增加而增大，随着喷距的增加先增大、后减小 ；不 同 喷嘴 出口直径的射流冲击力的比值约为喷嘴 出口直径的平方比，射流冲击的作用区域与喷嘴 出口 直径有关．其面积约为出口直径的2．9倍。 关键词：水射流 ：冲击力 ；数值模拟 ；影响因素 中图分类号：TP6 文献标识码：A 文章编号：1009—279X(2014)O6—0050—03 SimulationandAnalysisontheInfluenceFactorsofW aterJetImpactForceBasedonFLUENT YeJianyou，LiiYanming (JiangnanUniversity，Wuxi214122，China) Abstract：Basedonwaterjetimpactmodel，thejetimpactnumericalsimulationandsimulation analysiswascarriedoutbyFLUENT．Thecontentincludetheeffectofdifferentjetpressures，jet distancesandthediametersofnozzleoutletonjetimpactforceandarea．Theresultsindicatethat impactforceincreaseswiththeincreaseofjetpressure，decreasesafterfirstincreasewiththeincrease oftargetdistancewhenotherrelatedfactorswasdetermined．Theratioofimpactisapproximatelyequal tothenozzleexitdiameterratioofthesquare．Jetimpactareaisrelatedtothenozzleexitdiameter，its areaiSabout2．9timesoftheexitzone． Keywords：waterjet；impactforce；numericalsimulation；influencefactor 水射流的应用广泛 ，常见于消防、喷灌 、清洗 、 由射流冲击产生 的压力变化规律进行了分析 ；对射 切割等国民生产生活领域 。国内外学者对其特性也 流位于轴心的压力衰减及分布提出了计算方法 ：对 不乏研究。NieBaisheng等 1【分1析了磨料水射流撞击 由脉冲喷嘴产生 的 自由淹没射流的结构特性进行 壁面的流场变化 ，得到冲击压力的大小与输入压强 了分析 ；还研究了自振空化射流的压力特性与其参 有关 ，与壁面距喷嘴的距离成反 比。Rajaratnam等[21 数的影响规律 ，且均在常压下进行 。衣正尧等l9-0】提 对喷嘴外水射流的速度与水体积分布进行 了实验 出水射流冲击时流体建模的新方法 ，通过建立的冲 研究。Leach等3[】研究了射流冲击壁面的压力分布， 击模 型数值模拟 了湍流时的喷射流场及水射流冲 得到喷嘴的几何形状影响着射流轴心的压力 。Leu 击速度场 ，仿真分析了不 同压强、口径及靶距下的 等 对射流的结构和流场特性进行了研究 ，并将射 流场特性。 流划分为不同区域 。沈忠厚等[5-8