前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与试验.PDFVIP

　第３４卷第３期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．３　 　２００９年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒ．　 ２００９　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０３－０４１０－０５ 前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与实验 １，２ １ ２ ２ ２ 崔俊奎 ，赵　军 ，李国威 ，郭仁宁 ，武春晓 （１天津大学 机械工程学院，天津　３０００７２；２辽宁工程技术大学 机械工程学院，辽宁阜新　１２３０００） 摘　要：通过建立磨料水射流喷嘴有限元模型，对２种不同直径的前混合式磨料水射流的喷嘴外 流场进行仿真分析．结果表明，在喷嘴其它几何条件相同的情况下，出口直径对喷嘴的出口速度 影响比较大，出口直径越大，出口速度越小；在一定程度上将混合管适当地加长，可以提高磨料 射流在喷嘴出口处的速度；磨料水射流最佳的切割距离为喷嘴出口直径的２０～５０倍．磨料水 射流切割靶体实验结果与靶体冲击仿真结果基本吻合． 关键词：前混合式；磨料水射流；喷嘴；流场仿真；有限元法 中图分类号：ＴＰ６０１　　　文献标识码：Ａ Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｒｅｍｉｘｅｄａｂｒａｓｉｖｅ ｗａｔｅｒｊｅｔｓｏｕｔｓｉｄｅｔｈｅｎｏｚｚｌｅ １，２ １ ２ ２ ２ ＣＵＩＪｕｎｋｕｉ ，ＺＨＡＯＪｕｎ，ＬＩＧｕｏｗｅｉ，ＧＵＯＲｅｎｎｉｎｇ，ＷＵＣｈｕｎｘｉａｏ （１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒ ｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ　１２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐｒｅｍｉｘｅｄａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｔ（ＡＷＪ）ｎｏｚｚｌｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａ ｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｕｔｓｉｄｅＡＷＪｎｏｚｚｌｅｗｉｔｈｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｅｘｉｔｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｎｏｚｚｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅｒ，ａｎｄｔｈｅｎｏｚｚｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｉａｍｅｔｅｒｗｈｉｌｅｋｅｅｐ ｉｎｇｏｔｈｅｒｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｈａｎｇｅｌｅｓｓ．ＩｔｗｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅＡＷＪｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｎｏｚｚｌｅｅｘｉｔｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｎｏｚｚｌｅｍｉｘｉｎｇｔｕｂｅｐｒｏｐｅｒｌｙ．ＴｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｕｔｔｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＡＷＪｉｓ２０～５０ｔｉｍｅｓｔｈｅｎｏｚｚｌｅｅｘｉｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ．ＴｈｅＡＷＪｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｕｔｔｉｎｇｔａｒｇｅｔｒｅｓｕｌｔｓａｃｃｏｒｄｗｉｔｈｔｈｅｉｍｐａｃｔｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｍｉｘｅｄ；ａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｔ（ＡＷＪ）；ｎｏｚｚｌｅ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ 　　磨料水射流 （ＡｂｒａｓｉｖｅＷａｔｅｒＪｅｔ，简称ＡＷＪ）是将一定数 量的磨料微粒与高压水互相混合而形成的液固两相射流．在 相对较低压力下，高压水的部分动能传递给磨料，从而把水 射流对靶物的持续作用变为磨料粒子流对靶体的高频冲击、 磨削作用，提高了射流的品质和工作效率［１－２］．ＡＷＪ切割装 置包括泵站、增压装置、蓄能装置、切割喷嘴、磨料供应系 统、导管和回收装置等，如