不同冲击角度下淹没冲击水射流的数值计算

为了研究冲击角度对淹没冲击射流流场的影响,应用计算流体动力学软件Fluent,基于Wray-Agarwal(W-A)湍流模型,对完全充分发展的淹没冲击水射流进行数值计算.研究了在恒定喷嘴高度H/D=3,不同冲击角度(15°≤θ≤90°)条件下射流流场结构和速度分布.将数值计算得到的不同冲击角度下速度分布与PIV测量结果进行比较,验证了W-A模型的预测正确性,同时探讨了冲击角度对计算结果的影响.结果表明:冲击射流沿轴心线的速度v/v_b在势核区基本保持不变,在过渡区降低,在冲击区加速降低;射流在壁面射流区流动发生转向并沿着冲击壁面扩散;射流流场结构高度依赖于冲击角θ,随着冲击角度θ增大,壁面射流横向扩散增强,厚度逐渐减小;当θ=90°时,滞止点及顺流和逆流的过渡点与冲击原点重合;随着冲击角度θ减小,滞止点逐渐远离冲击原点;当θ<30°时,滞止点消失.     

基于ALE方法淹没条件下水射流破土数值模拟与试验

针对目前水射流破土研究中缺少对非淹没与淹没条件下整体冲击、破坏过程差异分析的问题,采用ALE算法对水射流破土进行流固耦合数值计算建模并分析淹没条件及非淹没条件下冲坑演化差异。通过ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟与联合PFV软件的高速摄像机试验进行对比验证仿真模型的有效性,探究淹没条件及非淹没两种射流状态破土成坑过程差异及土体内部应力分布瞬时信息。研究结果表明:冲蚀体积相同时,淹没条件下射流对靶目标刺激更小;相同工况、淹没射流破土到达稳定坑形时,淹没射流冲坑深度为非淹没射流冲坑深度的33.8%,淹没射流冲坑径宽为非淹没射流径宽的71.4%。研究结果可为水射流破土冲挖现场应用提供参考依据。     

高压水射流破碎岩石数值模拟

针对高压水射流破碎岩石的特性，结合多物质流固耦合算法与ALE(任意拉格朗日欧拉)算法，利用显示动力学有限元程序对该复杂过程进行数值模拟，得出岩石破碎过程中的流体与固体的相互作用及岩石的破碎动态扩展过程并对连续射流冲击与脉冲射流冲击对岩石的切割效果进行对比。     

壳体对串联EFP成型影响的数值模拟

本文运用LS-dyna数值模拟软件对钢外壳双层药型罩串联EFP成型过程进行数值仿真,采用理论分析和数值仿真结合的方法对EFP外壳厚度变化与药型罩成型规律之间的关系进行研究。结果显示,在0.03≤δ/Dk≤0.04的情况下,铜铁药型罩EFP的成型效果更好。     

雷诺数对淹没冲击射流流场影响的数值预测

采用标准κ-ε模型和壁面函数法,对淹没条件下清洗液射流冲击平板的半封闭流场进行了数值模拟,将3种不同雷诺数的冲击射流流场的计算结果与激光多普勒测速仪的测量结果进行比较,评价了标准κ-ε模型的预测性能,初步探讨了入口条件对计算结果的影响。计算结果表明,在冲击射流靠近冲击板的下游区存在环形回流区,环形回流中心位置随雷诺数Re的变化而有规律性地移动,与试验结论相一致。     

基于EDEM-Fluent耦合的“淹没式”水射流冲击土壤仿真

喷水系统是挖藕机重要的组成部分,其结构参数对挖藕效率有很大影响。为了分析挖藕机喷水系统各种关键参数和土壤颗粒直径对土壤冲击效果的影响,提出一种基于EDEM-Fluent的方法。首先,通过Fluent模拟不同喷射角度、不同并排出水管个数条件下的多股水射流冲击土壤上方水层的过程,得到水射流冲击水层后速度衰减、方向变化情况;然后,利用EDEM-Fluent耦合模拟射流冲击不同颗粒直径的土壤的过程。仿真结果表明:随着出水管喷射角度的增大,射流穿过水层后速度减小,最大冲击深度减小;随着并排出水管个数的增多,射流穿过水层后的速度及土壤冲击深度先增长后减小;随着土壤颗粒直径增大,土壤冲击深度先增大后减小;在喷射角度30°、并排出水管个数7、土壤颗粒直径4mm时,对土壤的冲击效果最好。     

峡谷区高拱坝射流入射水垫塘冲击压力特性的试验研究

表深孔下泄水流的横向收缩及垂向和纵向扩散效果显著,射流在空中相互交错、基本不发生碰撞;射流纵向拉伸明显,水垫塘强紊动剪切区增大,有效减轻了水垫塘底板冲击动压。同时,对4种不同流量比的表深孔射流进行研究表明,随着上下游射流流量比的逐渐增大,在不同的下游水位下底孔射流产生的最大冲击压力均相应减小。     

超厚药型罩与射流的材料分配关系

聚能装药广泛应用于军事和民用穿孔、切割领域。本文主要研究在应用超厚度药型罩的情况下药型罩材料与射流材料的分配关系,通过AUTODYN-2D数值仿真设定随动点方法给出二者的材料分配关系,以此为基础通过控制药型罩结构来调整射流结构,为改善射流状态的装药结构设计提供理论指导。     

稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥实验研究

将滚筒式气体射流冲击干燥机应用于稻谷干燥,主要研究风温、风速及滚筒转速对稻谷干燥速率、发芽率和爆腰率的影响。结果表明:稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥属于降速干燥,且风温对干燥速率、发芽率和爆腰率的影响显著,风速对发芽率影响明显,滚筒转速对干燥速率和干燥后稻谷的品质影响不显著。研究给出了合理的干燥工艺参数:稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥较为合理的风温为60℃,风速为23m/s,滚筒转速为3. 5r/min。本研究为稻谷快速、优质干燥提供了一种新型的技术与装置支持。     

高速运动靶板对射流头部速度影响的数值模拟

高速运动靶板对射流头部速度会产生一定影响。本文主要使用理论分析和数值模拟相结合的方法,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对破甲弹战斗部侵彻运动靶板进行仿真,得出了高速运动靶板对射流头部速度影响的一般性规律,为今后实验研究打下了基础。     

曲轴激光喷丸强化数值仿真

采用数值仿真的方法,研究了激光冲击强化对175A型柴油机曲轴疲劳寿命的影响,取得了数值仿真条件下曲轴过渡圆角处残余应力场的数据,数值仿真结果和实验结果的对比分析表明:数值仿真结果和实验结果较为接近,从而验证所采用的材料本构模型、冲击波峰值压力和冲击波作用时间是精确的.通过此类激光冲击强化仿真分析,可优化激光冲击的相关参数,使曲轴过渡圆角产生有利的残余应力场,从而为激光冲击强化曲轴提供优化的工艺参数.     

水下自激吸气脉冲射流喷嘴冲击射程的研究

射流冲击射程是保证水库泥沙起动悬浮的关键技术参数,利用自行研制的自激吸气脉冲射流喷嘴及其试验装置,在分析冲蚀作用基础上对不同围压 (水深10-40m)和冲击射程的自激吸气脉冲射流喷嘴冲蚀性能(冲蚀体积、冲蚀表面积和冲蚀深度)进行了研究,得到了冲击射程与冲蚀性能之间的关系。研究结果表明,不同围压下自激吸气脉冲射流喷嘴的冲蚀性能受冲击射程影响较大,存在一个获得冲蚀性能最佳的冲击射程,且冲蚀性能随着水深的增大而逐渐降低。     

水下自激脉冲射流装置流场的数值模拟及试验研究

利用自行研制的淹没射流试验平台进行水下自激脉冲射流试验,得到水下自激脉冲射流驻点压力的径向和轴向分布,通过建立相应的物理模型和数学模型,对水下自激脉冲射流内外流场进行了数值模拟,得到装置内、外流场的压力和速度分布,并对计算结果进行试验验证.结果表明:自激脉冲射流在非淹没条件下,有明显的低频脉冲发生,而在淹没条件下,部分射流能量消耗在淹没水流中,以致在腔室内难以形成空化,没有产生明显的脉冲,且驻点压力大幅度减小;不同水深的径向压力分布曲线基本是相同的,近似服从高斯正态分布;轴向驻点压力均随靶距的增大而减小,其衰减特性与连续射流及非淹没情况相似,只是其在有围压情况下衰减速度更快;水下自激脉冲射流装置的内部流场存在轴心主射流低压区、两个对称的负压区、碰撞高压区,并在靠近碰撞体的腔体处产生漩涡,其外流场和冲击射流流场相似,但不存在射流核心区.     

柴油机燃油喷孔内流动及对近场喷雾特性的影响

针对柴油机燃油射流初始段破碎过程试验观测上的困难,基于大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)和VOF多相流模型,对燃油高压射流流动特性及其近嘴区射流初始雾化过程进行数值研究。根据喷孔内空化、湍流以及环境气体和射流之间相互作用,建立单喷孔计算模型,并采用了Sou试验结果对所建模型的合理性进行验证。结果表明:喷嘴内空化、湍流,以及环境气体和射流的相互作用是燃油近嘴区初始射流破碎的主要原因。孔内湍流和空化相互促进,空化泡溃灭使射流产生扰动促进射流表面波增长以及射流初次破碎,射流与环境气体的空气动力学效应进一步加速射流破碎效果,随着空化效应的增强,射流与环境气体相互作用区域湍动能和亚网格涡黏度也增强,燃油雾化质量也得到提高。计算结果为柴油机利用其孔内流动特性来增强燃油雾化效果提供理论依据。     

小位差比率射流元件内部流场PIV试验

采用PIV测试技术对小位差比率射流元件内部附壁射流流动进行了测量,得到了射流元件附壁流动速度场分布以及附壁点位置的准确数据,从而为数值模拟研究提供参照和判断。分别研究了流量、位差比率、补气孔距离、盖板尺寸对射流元件附壁流场的影响,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:一定范围内,流量和工作压力对附壁点位置基本无影响;小位差比率下附壁点距离比随位差比率增大而增大,得到了小位差比率下附壁点距离比与位差比率之间的关系式;附壁点距离随补气孔开孔位置变化先减小后增大;位差比率和盖板尺寸对射流元件附壁效果影响较大。     

脂溶性农药旋动射流混合机理与混药器流场数值模拟

以研究脂溶性农药和水的混合均匀性为目的,试验验证了传统射流混药器结构对脂溶性农药在线混合的局限,提出旋动射流混合机理以增加工作液和混合液的旋度,根据该机理设计的旋动射流混药器采用螺旋弯曲收缩管、起旋器和在扩散管中加入固定导叶等方式,增加工作液的卷吸能力、掺混作用。经过数值仿真,采用容积分数分布均匀性评判指标来判断混合效果,结果表明,喷嘴出口处面积加权平均均匀性指数γa为0.998 9,截面上药液容积分数最大值与最小值的差值很小,整个截面上的药液分布一致,旋动射流混药器结构设计能够保证出口位置处脂溶性农药与水的均匀混合。     

运行参数对自激脉冲射流特性影响的小波分析

以自激吸气脉冲射流装置冲击试验得到的压力脉动时域波形为基础,运用Savitzky-Golay平滑后的提升小波法对装置内压力脉动及靶心冲击压力脉动进行时频特性分析。结果表明,围压、工作压力和装置是否吸气对装置压力脉动特性影响较大;射流压力脉动随围压的增大逐渐降低,围压低于30 m的射流压力脉动幅值大于围压高于30 m以上的压力脉动幅值;装置内的射流压力脉动随着工作压力的增大逐渐下降,而靶心射流冲击压力脉动随工作压力的增大逐渐上升;装置吸气的射流压力脉动大于装置不吸气的压力脉动,装置吸气时下喷嘴和靶心的射流冲击压力脉动及其脉动频率比较稳定,主频带明显。水下自激吸气脉冲射流装置具有选择、放大和稳定射流压力脉动的功能。     

多层水股射流在水垫塘内流场特性的数值模拟

研究表孔采用上翘或下跌式、深孔采用下弯式布置所形成的表深孔上下差动出流,水股分层分散射流在水垫塘内的流动特征和各水股射流之间的干扰碰撞特性。选用非定常不可压缩流动的N-S方程和RNGk-ε紊流模型,采用VOF(Volume of Fluid)法,结合溪洛渡双曲拱坝水垫塘,对不同间距的多层二元射流进入消力池后的水流结构进行了数值模拟。分析不同水股间距对水垫塘底板的冲击压力的影响以及与流场、速度场的关系。     

温柔的旋风炸药——ACURA RDX

Hexogeon，译名黑索今缩写RDX，俗称旋风炸药。原设想用于医药，后被发展作高能军用炸药。起爆容易，威力约为TNT的15.8％，综合性极佳     

高压扇形喷嘴结构参数的优化

为了了解高压水射流喷嘴结构参数变化对射流性能的影响,以出口扩张角、锥孔深度、入口收缩角作为参考因素,以喷射角、射流流量作为评价指标,对喷嘴各结构参数对射流性能的影响进行仿真分析和试验验证.按照单因素试验法和二次旋转正交组合设计的方法进行仿真试验,对试验结果进行显著性检验和方差分析,建立相应的回归方程.结果表明:锥孔深度是研究所涉及3个参考因素中对射流性能影响最为显著的因素,其显著性水平P<0.000 1.采用响应面法、加权法对喷嘴结构参数进行寻优,发现当出口扩张角θ=68°、锥孔深度h=8 mm、入口收缩角α=65°时喷嘴的射流流量为27.8 L/min,喷射角的大小为45.3°.在此参数下喷嘴的喷射角和射流流量都得到了显著提升,喷嘴更易获得较好冲击压力和清洗效果.