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| 空化现象在水利工程和液压阀里面被认为是一种不良现象,气泡破灭瞬时产生的高温高压能够腐蚀元器件,造成元器件使用寿命降低,所以必须加以防止。而在岩石破碎、湖泊清洗、石油钻井、海洋开发等流体射流领域,则可以利用空化的此种性能,变害为利。本论文以西南交通大学新型驱动技术中心实验室绝缘子水冲洗系统的圆锥收敛型喷嘴为原型,通过CFD流体仿真软件——FLUENT进行了模拟仿真分析,深入研究了不同类型的喷嘴的射流特性,并从速度、含水量、动压等各个方面比较喷嘴结构参数对空化射流特性的影响,提出了适合于本系统较优的喷嘴结构参数方案,为后续空化喷嘴射流的优化设计提供了有益的参考。本论文主要包括三部分内容：(1)通过对绝缘子水冲洗系统上原有的圆锥收敛型喷嘴的模拟仿真分析,得出了圆锥收敛型喷嘴的射流特性,并在此喷嘴的侧壁上增设了若干个压缩空气进口通道,得出了压缩空气进口数量和进口角度对射流性能的影响规律,为空化喷嘴的后续优化提供了依据。(2)根据(1)中对侧壁增设压缩空气通道的圆锥收敛型喷嘴的仿真研究可知增设压缩空气通道确实能增加射流的空化效应,但是水和空气混合不均匀,而且需要使空气进口压力和水的进口压力保持一致,操作繁琐,不好调控,为此进一步优化和改进了圆锥收敛型喷嘴。通过增设空化腔来优化喷嘴结构,使水和压缩空气进入空化腔后混合均匀,并研究了进水压力、水流和空气进入空化腔的角度及进气口的位置等参数对空化冲洗性能的影响,提出最优参数,从而达到了更为满意的空化冲洗效果和更远的冲洗射程,并通过实验来验证了仿真结果。(3)自激振动喷嘴兼有空化射流和脉冲射流的双重优点,文章最后利用CFD软件对低压自激振动喷嘴进行仿真分析,通过理论和仿真得出适宜于绝缘子水冲洗系统的低压自激振动喷嘴的出口直径d、谐振腔长度L和出口壁面的锥角θ,并通过仿真和实验研究分析了各个参数对低压自激振动喷嘴射流效果的影响。 |
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