前混合式磨料射流清洗试验及系统参数匹配研究

摘要

磨料射流具有很强的切割能力，用于切割具有其它射流不可替代的作用，广泛应用各个行业，理论上用于清洗同样具有广泛的的前景。旋转射流具有扩散性强、冲击域大的特点，因此本文针对旋转磨料射流用于表面清洗进行系统研究。 采用标准模型和Mixture多相流控制方程，针对非淹没条件下旋转射流进行了数值模拟，得到了非淹没情况下的旋转射流速度分布规律和喷嘴结构参数对射流的影响特点，为清洗喷嘴选择结构参数提供理论基础。综合考虑喷嘴形式和喷嘴结构参数对射流的影响，通过摄影的方法，对各种喷嘴射流的扩散性进行了评价。采用锈蚀钢板为试件，进行前混合式旋转磨料射流清洗试验。找出了喷嘴出口段长度、喷距、叶片导向角、叶轮长度等参数对清洗效果的影响规律。确定了旋转磨料射流进行表面清洗的压力应用范围为1.5MPa～8MPa。通过与其它喷嘴射流的清洗效率对比，发现旋转磨料射流的清洗效率是其他射流形式清洗效率的10倍以上。通过对磨料射流理论及射流系统的理论分析，总结出系统参数与水力参数之间的各种关系，并建立了磨料射流清洗系统匹配原则。利用vb编写“磨料射流清洗系统参数匹配设计”软件。利用该软件，实现了喷嘴出口射流速度、磨料罐上下游沿程压降、泵压等重要参数计算分析，可以对清洗系统各个硬件参数和水力参数进行匹配优选。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究意义及目的

1.2国内外研究现状

1.2.1磨料射流研究进展

1.2.2水射流清洗现状

1.3本文的研究目标及研究内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

第二章前混合式磨料射流理论

2.1前混合式磨料射流理论

2.1.1后混合式磨料射流

2.1.2前混合式磨料射流

2.2旋转射流理论

2.2.1旋转射流的产生和旋流数

2.2.2旋转射流的速度场和压力场

2.3前混合式磨料射流清洗的影响因素

2.3.1磨料因素

2.3.2水力因素

2.3.3工况因素

2.4磨料射流的破碎机理

2.5用于表面清洗的磨料射流喷嘴结构分析

2.5.1喷嘴的结构形式

2.5.2喷嘴主要结构参数的选择

2.5.3旋转射流喷嘴设计

2.6本章小结

第三章非淹没旋转射流数值模拟

3.1模型建立及网格划分

3.2控制方程及紊流模型

3.2.1控制方程

3.3.2标准k-ε湍流模型

3.3常压非淹没条件下的数值模拟

3.3.1计算条件及边界条件的设置

3.3.2数值模拟结果分析

3.4本章小结

第四章前混合式磨料射流清洗试验研究

4.1试验用喷嘴设计

4.1.1试验喷嘴直径的确定

4.1.2各种喷嘴结构参数确定

4.2试验研究

4.2.1试验系统及方法

4.2.2试验方法和试验方案

4.3试验结果与分析

4.3.1非淹没条件下不同喷嘴射流扩散性评价

4.3.2磨料射流清洗效果试验

4.4本章小结

第五章 磨料射流系统流体力学关系及系统匹配软件编制

5.1磨料射流系统流体力学关系

5.1.1泵压与高压管路的直径的关系

5.1.2喷嘴的压降

5.1.3阀处的局部阻力

5.1.4泵压

5.1.5射流打击力

5.1.6射流反冲力

5.1.7磨料粒度的单位转换

5.2系统各参数的匹配关系

5.2.1系统参数匹配原则

5.2.2清洗系统中各种匹配关系

5.3系统设计软件编制

5.3.1软件功能

5.3.2流程图-逻辑思路

5.3.3软件界面

5.3.4输入输出窗口

5.3.5软件分析计算举例

5.4实例计算结果分析

5.5本章小结

结 论

参考文献

致 谢