高壓磨料射流切割的仿真研究.pdf

1、本文利用CFD仿真軟件的FLUENT6.3軟件包，對(duì)非淹沒狀態(tài)下，前混合磨料射流進(jìn)行了單項(xiàng)流和兩相流的數(shù)值模擬。通過仿真研究分析了噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)和射流切割的工藝參數(shù)的變化對(duì)射流流場(chǎng)的影響。探討了在非淹沒狀態(tài)下，噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)、磨料參數(shù)、作業(yè)參數(shù)對(duì)磨料射流切割噴嘴內(nèi)外流場(chǎng)的影響規(guī)律。最后應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)錐直型噴嘴的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的仿真結(jié)果較理想。
　　對(duì)于噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)主要采用單因素法對(duì)噴嘴入口直徑，噴嘴的直徑，噴嘴收縮角、

2、錐直型噴嘴收縮段長(zhǎng)度，噴嘴混合管長(zhǎng)度方面對(duì)于射流流場(chǎng)的影響進(jìn)行了仿真分析。主要的研究結(jié)果有：當(dāng)噴嘴收縮角在13°-16°時(shí)射流軸線速度較高；混合管長(zhǎng)度的變化對(duì)于射流的軸線速度影響不大，但增加混合管的長(zhǎng)度增加了射流的沿程阻力也增加了噴嘴的制造難度；噴嘴直徑和入口直徑的大小對(duì)于射流的速度影響極大。
　　對(duì)于影響射流切割的工藝參數(shù)主要研究了靶距、入射角、和磨料參數(shù)。靶距的研究顯示，存在一個(gè)合適的靶距使得射流可以具有最大的加工能力，仿真結(jié)

3、果為5d-10d。而入射角的仿真顯示在90°射流的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為滯止壓力能，切割能力最強(qiáng)。通過對(duì)磨料的濃度和磨料的粒徑的仿真研究顯示，磨料的濃度對(duì)于射流的加工能力有很大的影響，當(dāng)磨料占整個(gè)流體體積分?jǐn)?shù)為70％時(shí)期加工能力最強(qiáng)；磨料粒徑于射流的速度沒什么影響，只是磨料太大容易堵塞噴嘴，而太小射流的動(dòng)能會(huì)降低，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合合理選擇。
　　最后應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)的方法來設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了3水平4因素實(shí)驗(yàn)。對(duì)于錐直型噴嘴的四個(gè)獨(dú)立的工藝