基于CFD的高压水射流喷嘴结构设计与流场仿真

作者：程沐铮; 蔡毅^*; 陈丽缓; 李永福

来源：机械设计, 2023, 40(12): 79-85.

DOI：10.13841/j.cnki.jxsj.2023.12.025

• 高压水射流
• 子弹形喷嘴
• 有限元
• 高压水射流系统

文中介绍了高压磨料水射流系统的组成部分、基本原理和主要参数，指出喷嘴是高压水射流系统的能量转换元件，喷嘴的构造直接影响高压水射流的成形情况。通过对比传统喷嘴，设计出全过渡式子弹形喷嘴。基于计算流体力学(CFD)的方法，建立有限元模型进行流场分析，结合理论推导的方法验证了有限元模型的精确性，通过对比不同过渡比下喷嘴的内外流场，得到喷嘴内外流场的速度和动压力随过渡比的变化曲线，揭示了变化机理。计算结果表明：流道形状是引起静压转化为动压效率发生改变的主要原因之一，子弹形喷嘴射流集束性好、扩散小，静压转化动压效率高，通过改变过渡比能够显著提高射流速度，对实际工况有一定指导意义。

• 单位
  机电工程学院; 北华航天工业学院