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基于Flow Simulation的喷气织机辅助喷嘴喷孔结构优化

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纺织学报 2023年第6期44卷 200-206页

作者：樊百林张昌睿郭佳华黄钢汉尉国梁北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学科技产业集团北京100083 北创营科技孵化器有限公司北京100083

为提升辅助喷嘴引纬的综合性能,以喷气织机辅助喷孔为研究对象,采用Solidworks软件结构优化方法,对辅助喷嘴喷孔的流体性能进行了数值模拟。通过构建单圆孔、双圆孔、矩形孔3种辅助喷嘴喷孔流场三维模型,在0.4 MPa的工作环境压力下,分... 详细信息

为提升辅助喷嘴引纬的综合性能,以喷气织机辅助喷孔为研究对象,采用Solidworks软件结构优化方法,对辅助喷嘴喷孔的流体性能进行了数值模拟。通过构建单圆孔、双圆孔、矩形孔3种辅助喷嘴喷孔流场三维模型,在0.4 MPa的工作环境压力下,分别研究了距喷口40 mm处截面的气流速度分布情况、辅助喷嘴的最大气流速度及辅助喷嘴入口处的质量流量情况。研究结果表明:在单圆孔辅助喷嘴锥度为正方向4°时综合性能最优,引纬稳定性最好,取得较大气流速度和最小质量流量,与锥度0°相比,最大气流速度增加了3.03%;对于双圆孔辅助喷嘴,采用上方喷孔直径1.5 mm、下方喷孔直径0.8 mm和两孔中心距离2.2 mm时获得最优结果;长宽比为2.3的矩形孔辅助喷嘴综合性能最优。

关键词：喷气织机辅助喷嘴喷孔数值模拟优化分析

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微喷带喷孔水力性能及流量预测模型研究

节水灌溉 2023年第4期 82-86,95页

作者：霍倩檀海斌郑成海石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 河北省科技创新服务中心石家庄050051

微喷带喷孔直径小,难以精准测量与加工,其单孔水力性能是微喷带标准化设计的瓶颈问题。为了精确预测微喷带喷孔水力特性,以内径32 mm无缝钢管为载体,采用精密激光技术加工了0.3、0.4、0.5、0.6和0.7mm 5种标准孔径喷孔,分别进行了10个... 详细信息

微喷带喷孔直径小,难以精准测量与加工,其单孔水力性能是微喷带标准化设计的瓶颈问题。为了精确预测微喷带喷孔水力特性,以内径32 mm无缝钢管为载体,采用精密激光技术加工了0.3、0.4、0.5、0.6和0.7mm 5种标准孔径喷孔,分别进行了10个压力水平下的流量测试,通过3次样条插值和多项式拟合构建了孔径-压力-流量模型,并与某进口微喷带0.3、0.35和0.54 mm 3种孔径的流量实测值进行了比较分析。研究结果表明,由实测数据建立的无缝钢管标准孔的压力流量公式拟合精度很高,决定系数均超过0.99;随着孔径的增大,小孔流量随压力变化较为敏感,且在较低压力下变化程度越加剧。由3次样条插值得到的孔径-压力-流量模型的预测精度总体上优于多项式拟合,前者预测的微喷带喷孔流量与实测值的相对误差绝对值是0.46%~4.69%,而后者达到0.91%~5.35%,而且预测小孔径0.3、0.35 mm的精度要优于大孔径0.54 mm。得到的无缝钢管标准孔径下压力流量特性以及孔径-压力-流量插值预测模型为微喷带产品的优化设计提供技术支撑。

关键词：微喷带激光打孔喷孔水力性能流量预测模型

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瓦斯抽采钻孔喷孔特性及防治技术研究

瓦斯抽采钻孔喷孔特性及防治技术研究

作者：孟远湖南科技大学

学位级别：硕士

在对煤层开采时,尤其是高瓦斯及突出煤层,为降低煤层中的瓦斯压力,人们通常采用实施瓦斯抽采钻孔预抽采的方式对其进行卸压处理,在钻孔施工过程中经常产生喷孔情况,喷孔会产生大量的瓦斯及煤尘等,严重影响煤炭的安全生产。本文本着保障... 详细信息

在对煤层开采时,尤其是高瓦斯及突出煤层,为降低煤层中的瓦斯压力,人们通常采用实施瓦斯抽采钻孔预抽采的方式对其进行卸压处理,在钻孔施工过程中经常产生喷孔情况,喷孔会产生大量的瓦斯及煤尘等,严重影响煤炭的安全生产。本文本着保障钻孔作业安全高效的展开为出发点,以瓦斯抽采钻孔喷孔防治为研究目标,从理论分析、数值模拟、方案优化以及设备研发等方面对喷孔的特性及防治进行研究,具体的研究内容及成果如下:(1)在分析了煤与瓦斯突出的前提下,对瓦斯抽采钻孔及钻孔喷孔进行了研究,研究内容主要包括喷孔的特征及危害、钻孔在施工过程中的力学形态、喷孔的过程等;从能量的角度分析喷孔,分析了喷孔发生的原因、钻孔前煤层中原有的能量和钻孔时产生的外部能量,建立出能量平衡公式;明确了钻杆转速、钻杆直径、钻杆推进速度等是影响钻孔稳定性的重要因素。(2)为探明钻孔内煤体失稳的影响因素及其具体影响情况,以嘉禾矿业浦溪井为研究背景,采用FLAC3D有限差分析软件,对瓦斯抽采钻孔内煤体的失稳进行模拟研究,分别研究了不同钻孔直径、不同地应力、不同煤层厚度等条件下的钻孔内煤体位移规律及应力状态,得出钻孔直径与地应力越大,钻孔内煤体越容易失稳;煤层越厚,钻孔内煤体越稳定的结论。(3)在理论分析及数值模拟的基础上,利用喷孔的影响因素、危害及特征等并结合现场实际情况,针对性的对浦溪井钻孔施工提出两种优化方案,选取钻杆直径、钻杆转速、经济性等9个评价指标,使用层次分析法以及多属性决策分析法对两种优化方案进行评选,综合考虑下得出最终的优化方案及建议。(4)为防止工人施工时的误操作及设备故障而引发的喷孔,利用喷孔发生的特点及危害以及现场原有的钻机系统,研发出集防瓦斯喷孔、瓦斯与煤尘的收集、降尘等功能于一体的装置,该装置主要的构成部分包括:防突挡板、集尘装置、除尘及排渣装置等;一方面能够预防喷孔情况,另一方面能够治理钻孔或喷孔时产生的瓦斯及煤尘。装置在井下试验效果十分显著。

关键词：喷孔煤体失稳数值模拟优化方案一体化装置喷孔防治

喷孔旋转角对固体火箭冲压发动机补燃效率的影响

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西北工业大学学报 2003年第6期21卷 675-678页

作者：李强胡春波刘佩进何国强蔡体敏西北工业大学航天学院陕西西安710072

在采用 N- S方程、RNG k-ε湍流模型和一步化学反应模型对固体火箭冲压发动机中有混合和化学反应的三维流场进行数值模拟的基础上 ,提出了一种提高固体火箭冲压发动机补燃室补燃效率的方法。讨论喷孔角度对管道火箭性能的影响并和 Vank... 详细信息

在采用 N- S方程、RNG k-ε湍流模型和一步化学反应模型对固体火箭冲压发动机中有混合和化学反应的三维流场进行数值模拟的基础上 ,提出了一种提高固体火箭冲压发动机补燃室补燃效率的方法。讨论喷孔角度对管道火箭性能的影响并和 Vanka的试验结果进行了比较 ,结果表明 ,在同样的工况下选取适当的喷孔旋转角可以将补燃效率提高 1 0 %～ 2 0 %。

关键词：固体火箭冲压发动机喷孔旋转角补燃效率

喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放影响的仿真研究

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内燃机工程 2011年第3期32卷 43-47页

作者：闫萍冯明志平涛方文超王新权中国船舶重工集团公司第七一一研究所上海201108

为研究喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放的影响,应用三维CFD软件对采用3种不同喷孔方案的某船用柴油机燃烧流场和排放进行了数值计算,计算的缸内示功图与实测结果基本吻合。模拟得到了不同喷孔方案下的燃油液滴分布、流场分布、... 详细信息

为研究喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放的影响,应用三维CFD软件对采用3种不同喷孔方案的某船用柴油机燃烧流场和排放进行了数值计算,计算的缸内示功图与实测结果基本吻合。模拟得到了不同喷孔方案下的燃油液滴分布、流场分布、缸内燃烧温度和压力分布,以及NOx和Soot质量分数分布等,同时还得到了油耗与指示功率。对比分析表明:喷孔直径和数目影响燃油雾化和蒸发,影响油气混合质量,进而影响NOx与Soot的排放。通过综合考虑动力性、经济性和环保性,选择喷孔孔数为8、喷孔直径为0.37 mm的喷孔方案为最优方案。

关键词：内燃机船用柴油机高压共轨喷孔燃烧排放数值分析

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喷射压力对喷孔流量及内部空化的影响

哈尔滨工程大学学报 2018年第5期39卷 949-954页

作者：雷艳高壮仇滔宋鑫北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 北京电动车辆协同创新中心北京100081

流量特性是评价喷油器性能的主要参数,为探究喷射压力对流量特性的影响规律,本文采用比例放大单孔喷油器,结合试验与三维仿真,分析了随入口压力变化,喷孔内空化流动规律以及该空化流动对喷孔燃油流量特性的影响。研究结果表明:出口背压... 详细信息

流量特性是评价喷油器性能的主要参数,为探究喷射压力对流量特性的影响规律,本文采用比例放大单孔喷油器,结合试验与三维仿真,分析了随入口压力变化,喷孔内空化流动规律以及该空化流动对喷孔燃油流量特性的影响。研究结果表明:出口背压不变,随入口压力升高,喷嘴入口处出现空化并向出口发展,入口截面处空化面积达到最大后不再变化,燃油质量流率不断增加。燃油流量系数(Cd)变化分为三个阶段:P_(in)喷孔的结构有关;0.8 MPa1.8MPa,C_d与空化数有关,喷射压力越高,空化数越趋近1,C_d也越趋于稳定。

关键词：柴油机喷孔入口压力空化流量特性等效压力比例放大计算流体力学

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喷油嘴喷孔内部空穴两相流动数值模拟分析

内燃机学报 2004年第5期22卷 433-438页

作者：何志霞李德桃胡林峰袁建平王谦袁文华江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 无锡油泵油嘴研究所江苏无锡214063 江苏大学流体机械工程技术中心江苏镇江212013 邵阳学院能源与动力工程系湖南邵阳422004

在柴油机喷油嘴喷孔内部空穴流动现象分析的基础上,建立了完全发展了的空穴流动的二维气液两相流空穴模型,并进行了喷孔内部气液两相流数值模拟。计算结果与国外已有实验数据的对比表明所建模型是正确的,在此计算模型框架下分析了喷孔... 详细信息

在柴油机喷油嘴喷孔内部空穴流动现象分析的基础上,建立了完全发展了的空穴流动的二维气液两相流空穴模型,并进行了喷孔内部气液两相流数值模拟。计算结果与国外已有实验数据的对比表明所建模型是正确的,在此计算模型框架下分析了喷孔上下游压差和喷孔入口圆角半径、喷孔直径和长度等几何特征参数对喷孔内空穴区域分布的影响,进而分析了对喷雾特性的影响。

关键词：柴油机喷油嘴喷孔空穴两相流动数值模拟

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喷油器带毛刺喷孔的喷雾特性试验

内燃机学报 2015年第6期33卷 530-536页

作者：高志胜王谦何志霞孙伟郦赟江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

基于X射线CT成像技术获取了柴油喷油嘴喷孔几何结构,采用喷雾可视化技术研究了带毛刺喷孔喷雾特性.结果表明:与无毛刺喷孔相比,启喷阶段,带毛刺喷孔出口处近场喷雾湍流脉动有所增强;稳定阶段,带毛刺喷孔改变了喷雾对称结构,首先喷孔内... 详细信息

基于X射线CT成像技术获取了柴油喷油嘴喷孔几何结构,采用喷雾可视化技术研究了带毛刺喷孔喷雾特性.结果表明:与无毛刺喷孔相比,启喷阶段,带毛刺喷孔出口处近场喷雾湍流脉动有所增强;稳定阶段,带毛刺喷孔改变了喷雾对称结构,首先喷孔内毛刺能够从喷雾射流表面剥离出部分燃油,该部分燃油经过初次破碎后形成较为分散的液丝,其次带毛刺喷孔远场喷雾二次雾化后液滴扩散范围增大;带毛刺喷孔喷雾发展过程中出现分叉现象.

关键词：柴油机喷孔毛刺喷雾特性

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柴油机喷孔内空化过程及影响参数的试验研究

兵工学报 2016年第11期37卷 2114-2119页

作者：仇滔徐慧雷艳北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 北京电动车辆协同创新中心北京100081

柴油喷油器内部燃油的高速流动易导致喷孔内部出现空化,影响燃油的流通,因此研究喷孔内燃油空化过程具有重要的意义。在比例放大透明喷孔可视化试验台架上,完成了不同进出口压力下的喷孔流动特性试验,研究了喷孔内的空化规律和对喷孔内... 详细信息

柴油喷油器内部燃油的高速流动易导致喷孔内部出现空化,影响燃油的流通,因此研究喷孔内燃油空化过程具有重要的意义。在比例放大透明喷孔可视化试验台架上,完成了不同进出口压力下的喷孔流动特性试验,研究了喷孔内的空化规律和对喷孔内流率特性的影响。试验结果表明:当固定入口压力时,随着出口压力的降低,在无空化阶段,流量系数基本不变;当出现空化进入空化发展阶段,空化增强并向出口方向发展,质量流率继续增加,流量系数有所下降;在空化饱和阶段,质量流率不再增加,流量系数加速降低;喷孔的入口压力不影响空化初生和空化饱和对应的临界空化数;喷孔直径不影响空化初生点,但影响空化饱和点,喷孔直径越大,越难达到空化饱和,对应的临界空化数越小;喷孔长度影响空化初生点和空化饱和点,喷孔长度越长,越难发生空化,也越难达到空化饱和,对应的空化初生和空化饱和的临界空化数越小。

关键词：动力机械工程喷孔空化过程空化数试验研究