高压水射流数值模拟研究及冲击载荷分析

摘要

针对不同工况的高压喷射流,利用VOF算法基于OpenFOAM开源平台开展流场模拟研究.模拟结果显示,当压差为10 MPa时,液核结构始终保持光滑的圆柱状轮廓,未发生雾化现象,靶件表面的压力分布及总打击力总体较为平稳;压差为30,50 MPa的工况均存在明显的一次雾化现象,液核表面形成坑洼不平的形貌特征,并产生众多小液滴散布于液核四周,喷雾锥角分别为1.2°和1.6°,广泛存在的压力波证实喷射流存在跨音速流动现象,在喷口出口处产生数量巨大的漩涡结构,靶件表面的压力分布变化剧烈,产生瞬时压力峰值,分别高达32.5,54.5 MPa,总打击力具有较大的波动趋势,其标准差为0.136和0.517.研究表明,雾化现象导致靶件表面的压力分布剧烈波动,诱发瞬时压力峰值并使总打击力剧烈波动,从而能够提升高压清洗效果.