水射流清洗除油装置的设计与研究

摘要

高压水射流清洗技术是一项在我国不断普及、发展速度十分迅猛的新兴技术。本文分析了国内外水射流清洗技术在工业领域中的各种应用情况，针对目前该技术应用过程中出现的新问题、新需要，设计出了一套水射流弹药除油装置，可方便实现弹药作业前的除油，该装置还可以结合磨料罐实现磨料射流的除锈脱漆等拓展功能，最后搭建实验平台对实际的清洗效果进行大量的对比实验，对各喷嘴的选型和功能实现进行了进步的验证，所做工作如下:
　　首先，介绍了高压水射流技术的发展和国内外清洗技术的发展现状、高压水射流的清洗机理和影响因素，并简单介绍了现有便携式磨料水射流切割清洗装置的基本组成，其中包括高压水发生装置、磨料罐、组件调节装置三部分，在此基础上对设计的除油清洗装置、污水回收系统两部分进行了概括描述。
　　其次，利用Solidworks2010软件重点对磨料水射流除油装置进行了设计，完成了单喷嘴机构、喷嘴、单托轮、弹药压紧机构、废水回收箱的设计，建立各部件的三维模型，并进行了模拟装配。另外建立不同结构喷嘴的内外部流场模型，导入Gambit对其进行网格划分，利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent进行数值模拟，分析出喷嘴结构的对水射流形状的影响，进一步找出理论上能实现不同清洗功能的最佳喷嘴结构。
　　最后，利用实验室现有设备，搭建试验平台，对不同功能的应用进行实际试验，验证了数值模拟中选型的各喷嘴在实际清洗过程中的效果，再利用Autodyn软件功能，对弹药除油功能进行了数值模拟，通过应力分析和应变分析，验证了装置除油功能的可行性和安全性。
　　本文通过理论分析和试验研究，基本验证了水射流清洗除油装置能达到设计要求，具有较高的实用价值，能够为装置下一步的参数优化和功能拓展提供保障。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 高压水射流技术的概述

1．2 高压水射流清洗机理及影响因素

1．3 高压水射流清洗技术的发展简况

1．4 课题研究背景、来源，主要研究内容及意义

1．4．1 课题研究背景

1．4．2 课题来源

1．4．3 课题主要研究内容

1．4．4 课题研究意义

1．5 本章小结

2 高压水射流切割清洗实验系统搭建

2．1 实验系统介绍

2．1．1 高压水射流切割清洗设备

2．1．2 主要技术参数列表

2．2 设备附件介绍

2．2．1 高压水发生装置

2．2．2 除油清洗装置

2．2．3 磨料罐

2．2．4 组件调节装置

2．2．5 污水回收系统

2．3 本章小结

3 水射流除油装置的设计

3．1 水射流除油装置设计背景及工艺流程

3．1．1 清洗分类与弹药除油背景

3．1．2 油料性质及去除方法

3．1．3 高压水射流的结构与基本参数

3．1．4 机械力、清洗剂同时除油

3．1．5 清洗工艺流程

3．2 炮弹的组成与分类

3．2．1 炮弹根据用途的基本分类

3．2．2 炮弹的组成

3．3 水射流除油装置的设计

3．3．1 设备组成及工作过程

3．3．2 射流单喷头机构设计

3．3．3 单个托轮的设计

3．3．4 弹药压紧机构的设计

3．3．5 废水回收箱的设计

3．4 本章小结

4 基于Fluent软件喷嘴的选型计算

4．1 Fluent软件介绍

4．2 多相流简介及模型选择

4．2．1 多相流及相关概述

4．2．2 多流体模型及相关概述

4．2．3 多相流模型的选择

4．3 喷嘴内外部流场Gambit建模

4．3．1 喷嘴结构与参数的确定

4．3．2 构建几何模型

4．3．3 网格划分

4．3．4 指定边界条件和区域类型

4．4 喷嘴内外流场数值模拟及结果分析

4．4．1 Fluent模拟计算的过程

4．4．2 数值模拟结果

4．5 本章小结

5 实验系统测试

5．1 实验平台的搭建

5．2 弹药除油时安全性分析

5．2．1 AUTODYN软件介绍

5．2．2 有限元模型的建立

5．3 模拟实验

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果