高壓磨料射流切割的仿真研究.pdf

1、本文利用CFD仿真軟件的FLUENT6.3軟件包，對非淹沒狀態(tài)下，前混合磨料射流進行了單項流和兩相流的數(shù)值模擬。通過仿真研究分析了噴嘴的結構參數(shù)和射流切割的工藝參數(shù)的變化對射流流場的影響。探討了在非淹沒狀態(tài)下，噴嘴的結構參數(shù)、磨料參數(shù)、作業(yè)參數(shù)對磨料射流切割噴嘴內(nèi)外流場的影響規(guī)律。最后應用正交實驗對錐直型噴嘴的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的仿真結果較理想。
　　對于噴嘴結構參數(shù)主要采用單因素法對噴嘴入口直徑，噴嘴的直徑，噴嘴收縮角、

2、錐直型噴嘴收縮段長度，噴嘴混合管長度方面對于射流流場的影響進行了仿真分析。主要的研究結果有：當噴嘴收縮角在13°-16°時射流軸線速度較高；混合管長度的變化對于射流的軸線速度影響不大，但增加混合管的長度增加了射流的沿程阻力也增加了噴嘴的制造難度；噴嘴直徑和入口直徑的大小對于射流的速度影響極大。
　　對于影響射流切割的工藝參數(shù)主要研究了靶距、入射角、和磨料參數(shù)。靶距的研究顯示，存在一個合適的靶距使得射流可以具有最大的加工能力，仿真結

3、果為5d-10d。而入射角的仿真顯示在90°射流的動能全部轉化為滯止壓力能，切割能力最強。通過對磨料的濃度和磨料的粒徑的仿真研究顯示，磨料的濃度對于射流的加工能力有很大的影響，當磨料占整個流體體積分數(shù)為70％時期加工能力最強；磨料粒徑于射流的速度沒什么影響，只是磨料太大容易堵塞噴嘴，而太小射流的動能會降低，根據(jù)不同的應用場合合理選擇。
　　最后應用正交實驗的方法來設計仿真實驗，設計了3水平4因素實驗。對于錐直型噴嘴的四個獨立的工藝