前混合磨料水射流液固兩相流流場的數(shù)值模擬及其應(yīng)用.pdf

1、基于液固兩相流的基本理論和計算流體力學(xué)的計算方法，在前混合磨料水射流淹沒情況下噴嘴內(nèi)外流場和噴嘴合理參數(shù)的研究方面，完成了以下的工作： (1) 以兩相流理論為基礎(chǔ)，建立了磨料水射流的液固兩相湍流的數(shù)學(xué)模型。 (2) 基于有限體積法的基本思想，給出了求解兩相流模型的SIMPLE算法。 (3) 基于液固兩相流的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值算法，對前混合磨料水射流在淹沒情況下噴嘴內(nèi)外的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，其具體結(jié)論如下： (

2、a) 在噴嘴收縮段內(nèi)，軸線上水和磨料同時被加速，加速度基本相同，進(jìn)入直柱段之后加速度都有所下降。在噴嘴出口外，在一定的長度區(qū)域內(nèi)，水的速度基本保持不變，即出現(xiàn)核心區(qū)。由于水與磨料顆粒之間始終存在速度滑移，在速度差的作用下，從噴嘴入口到核心區(qū)末端，磨料顆粒一直作加速運(yùn)動，在核心區(qū)的末端達(dá)到最大速度。 (b) 在噴嘴外，軸線位置的速度保持不變的距離最長。在核心區(qū)外側(cè)的截面處的流體受到紊動混摻影響，首先開始加速，然后衰減。軸線位置的磨

3、料加速的時間最長，直到核心區(qū)的末端，流場中磨料最大速度也出現(xiàn)在該位置。 (c) 軸線上磨料的動壓明顯高于水的動壓。在收縮段內(nèi)，二者的差別不是很大，而從直柱段起磨料的動壓增長速率遠(yuǎn)大于水的增長率。在噴嘴外的核心區(qū)內(nèi)，水的動壓基本保持不變，而磨料動壓持續(xù)增長，在核心區(qū)的末端達(dá)到峰值。 (d) 湍流動能k在噴嘴內(nèi)收縮段和直柱段的交界處以及直柱段的內(nèi)壁附近較大。在噴嘴外，核心區(qū)的兩側(cè)附近湍流動能最大，核心區(qū)內(nèi)則非常小。湍流動能耗

4、散率ε在直柱段的內(nèi)壁附近和噴嘴出口附近較大。 (e) 選擇內(nèi)錐角為13度的噴嘴做射流時，效果較理想。 (f) 水和磨料速度和動壓的最大值隨著直柱段長度的增加而增加，但達(dá)到12D(D為噴嘴出口處直徑)時為極限狀態(tài)，速度和動壓將不再增加。核心區(qū)的長度隨著直柱段長度的增加而減少，而達(dá)到12D之后核心區(qū)將消失。選擇4D到6D直柱段長度的噴嘴做射流時效果較理想。 (g) 軸線上水和磨料的速度和動壓隨著磨料體積分?jǐn)?shù)的增加而下