喷嘴入口条件对微液滴生成的影响

利用数值计算的方法对微液滴的喷射过程进行研究.描述在1个完整周期内液滴的形成发展,并通过系统改变速度周期、平均速度、速度幅值、壁面接触角的对比模拟试验,对液滴喷射与液滴形成阶段的流动特性进行分析;在不同惯性比重下探究均匀、稳定液滴的形成区域.结果表明:雷诺数Re、弛豫时间C_H、速度脉动幅值Z_F对液滴喷射行为特征有显著影响,而且在一定条件下可以形成均匀稳定的液滴;通过减小Re,CH,ZF这3个量纲一化参数,可以获得较小的液滴喷射速度,但当Re很小时,在喷嘴出口处将无法形成液滴;疏水性壁面(润湿角θ=175°)液滴的断裂时间比亲水性壁面(润湿角θ=10°)迟.     

超高压水射流流场预测涡粘模型分析

选用3种简单常用的双方程湍流模型,分析不同湍流模型计算结果的精度。通过调节模型参数,将模拟数据与相同条件下激光多普勒试验数据进行逼近,提出了应对高压射流的最佳的粘度系数。结果表明,标准k-ε模型计算结果随着Cμ值的改变,大致呈线性关系;RNG k-ε模型计算结果对Cμ值更为敏感;湍动能峰值出现在射流半径之内,则影响下游射流速度的变化趋势,反之,则影响射流速度大小。此项工作对复杂物理过程进行了合理简化,可用于缩短超高压水射流技术的CAE设计周期。     

自由圆湍射流不稳定性与界面拟序结构研究

采用两相流动的大涡模拟对自由圆湍射流的流动不稳定性及界面拟序结构进行了数值模拟。通过计算探讨了射流液体的不稳定性机制。研究了喷嘴入口速度及入口扰动对射流近场区的不稳定性和涡结构特性的影响。研究中,对雷诺数在10 000~80 000内施加不同强度扰动后的射流流场进行了系统的模拟计算。结果表明:射流入口速度及外部扰动对射流的稳定性有重要的作用,随射流速度和扰动强度增加,其未扰液核长度下降,表面波尺度减小,射流近场区产生更为丰富(长度尺度多、涡旋强度范围大)的特征涡旋结构;从射流的时均流场看出,在相同雷诺数不同扰动强度(或相同扰动强度不同雷诺数)下射流时均速度沿中心轴线衰减率基本类似;随雷诺数增加,射流对周围流体的正卷吸作用加强,沿流向的径向扩散更为显著。     

往复式增压器的运动特性分析

增压器作为超高压水射流切割机的＂心脏＂,其运行参数直接决定了整台设备的性能.基于牛顿第二定理和水的压缩性公式,建立了不同行程时间段增压器内部的运动微分方程,并通过MATLAB软件对其进行了数值求解.由分析可知,系统油压是增压器运动的重要影响参数,增压器在3个不同的阶段具有明显不同的运动特性,整体呈现先作加速度不断减小的加速运动,接着作加速度不断增加的减速运动,最后作加速度不断减小的减速运动的规律.在行程中出现的最大速度,也远远大于整个行程的平均速度.将理论分析结果与试验结果进行了比较,证明了理论分析的合理性.     

高压磨料水射流切割中材料破坏机理的分析

高压水射流切割是一种冷态切割技术,相比其他加工方式具有其独到的优势。对高压水射流切割试样的实验研究,用扫描电镜对切割断面进行观测,分析了高压水射流对材料的破坏方式。研究表明,射流对固体材料的破坏方式主要有两种：塑性破坏和脆性破坏,脆性破坏区的表面质量优于塑性破坏区。对水射流的破坏机理分析表明,射流对表层金属的硬化作用,导致了在起始阶段内,材料呈现脆性破坏,电镜扫描图上呈现层片状剥离的形貌,切割面相对光滑。在射流能量耗散之后,不足以实现表层硬化,磨料的磨削＂、犁耕＂使断面粗糙度上升。