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适于折射式喷头的射流元件及脉冲特性研究

适于折射式喷头的射流元件及脉冲特性研究

作者：赵文赫江苏大学

学位级别：硕士

折射式喷头广泛应用于喷灌机、温室、园林、农田等喷灌系统。但喷灌强度大是折射式喷头喷灌系统亟待解决的关键性难题。本文将射流脉冲技术应用于折射式喷头喷灌系统,研发了一种射流元件,形成了脉冲水压下的折射式喷头喷洒方法。本文通... 详细信息

折射式喷头广泛应用于喷灌机、温室、园林、农田等喷灌系统。但喷灌强度大是折射式喷头喷灌系统亟待解决的关键性难题。本文将射流脉冲技术应用于折射式喷头喷灌系统,研发了一种射流元件,形成了脉冲水压下的折射式喷头喷洒方法。本文通过射流理论分析,CFX数值模拟、试验研究与Surfer软件插值模拟等方法揭示了射流元件的脉冲特性和水力性能规律,确定了射流元件的最优结构参数,提出构建脉冲水压下折射式喷头喷灌系统的新思路。本文主要研究内容及结果如下:(1)本文基于射流附壁切换机理确定了一种适用于折射式喷头喷灌系统新型射流脉冲发生器的基本结构。选取喷嘴宽度、位差、劈距和侧壁倾角为关键结构参数构建189组不同结构参数的射流元件内流道水体模型,利用CFX数值模拟计算,以水头损失和压力振幅为评价指标确定了射流元件合适的结构参数:喷嘴宽度为3.0mm、位差为1.5 mm、劈距为30 mm、侧壁倾角为10°;分析了不同喷嘴宽度的射流元件的模拟结果,发现了喷嘴宽度越小,脉冲频率越高,压力振幅越大,脉冲性能越好;运用CFX-post得到射流元件内流道压力云图,分析了射流在内部流道的流动特性,发现了随着时间增加射流元件内流道的压力分布呈周期性变化,为正弦函数波形。(2)开展了射流元件脉冲性能试验,以喷头流量、水头损失、压力振幅和脉冲频率为评价指标进行了不同工作压力对脉冲特性的影响规律的研究。研究发现,随着进口压力的增大,压力振幅与脉冲频率逐渐变大。在进口压力为100～200k Pa时,射流元件的流量为0.798～1.684m/h,水头损失为8～12k Pa,压力振幅30～74k Pa,脉冲频率13.0～15.8Hz,相较于优化前整体性能有所提升。(3)建立基于射流脉冲的折射式喷头水力性能试验系统,开展非旋转折射式喷头水力性能对比试验研究。结果表明,进口压力为100k Pa时,射流脉冲比定压喷头流量少8.3%,射流脉冲喷头的射程增加21.4%,喷灌强度峰值降低52.1%,平均喷灌强度降低了30%,分析脉冲压力和定压下喷头径向分布曲线,发现了两种压力下水量分布曲线均为类三角形,脉冲水压喷洒状态下增加了峰值近处和远处的喷洒水量,减小了水量分布曲线波动,提高了水量分布的合理性。利用Surfer软件模拟出脉冲和定压条件下不同压力喷头全圆喷洒水量分布三维网格图,更加直观的观察出喷头全圆喷洒水量分布规律,验证了射流元件可以有效调节喷头近处水量分布,降低了喷头喷灌强度,提升了喷头水力性能。(4)开展不同进口压力、不同组合间距、不同喷头系统下折射式喷头水量分布规律研究,通过单喷头水量静态叠加法计算多喷头叠加水量分布。结果表明:进口压力为100k Pa时,2、3、4m组合间距下射流脉冲喷头喷洒均匀性系数比定压喷头分别提高6.9%、10.1%、41.4%,组合间距为4m时射流脉冲下喷头喷洒均匀性系数明显提高,该组合间距下喷头喷洒性能最好。

关键词：射流元件脉冲射流折射式喷头脉冲特性水力性能

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射流元件检测系统的设计(英文)

Journal of Beijing Institute of Technology 2002年第3期11卷 225-228页

作者：姚晓先莫波李亨标北京理工大学机电工程学院北京100081

为分析射流元件检验时的实验数据处理误差 ,介绍了射流元件检验的测试原理 ,并对测试系统的特性进行了理论和实验分析 .在此基础上 ,阐述了实验数据的处理步骤 ,推导了实验数据处理误差与测试系统特性的关系 ,提出了减少处理误差的措施。

关键词：射流元件误差分析数据处理实验方法检测系统

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全射流喷灌喷头射流元件的流场分析

农业工程学报 2010年第1期26卷 135-139,I0006页

作者：向清江袁寿其李红江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

全射流喷灌喷头射流元件对喷头工作性能有重要影响,其内部液气两相流动影响着射流元件的尺寸设计。采用流体体积函数两相流数学模型,对射流元件稳定附壁情况下二维及三维流场进行数值模拟,获得射流元件壁面压力分布规律、射流中线速度... 详细信息

全射流喷灌喷头射流元件对喷头工作性能有重要影响,其内部液气两相流动影响着射流元件的尺寸设计。采用流体体积函数两相流数学模型,对射流元件稳定附壁情况下二维及三维流场进行数值模拟,获得射流元件壁面压力分布规律、射流中线速度衰减规律、无因次附壁点距离和液气两相界面坐标位置。壁面静压试验数据与计算值对比具有一致性。在相同入口速度下,随着偏移率的增大,射流元件壁面压力极大值减小,附壁点下移。归纳出小偏移率情况下无因次附壁点距离与偏移率的经验关系式。该研究为射流元件的尺寸设计提供依据。

关键词：喷头流场数值模拟射流元件 VOF模型附壁射流

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射流元件动态力检测方法(英文)

Journal of Beijing Institute of Technology 2002年第4期11卷 393-396页

作者：莫波杨彩霞北京理工大学机电工程学院北京100081

介绍了射流元件输出力的一种检测方法 ,该方法具有很高的频率 .通过对测试系统进行建模、仿真 ,找出测试系统固有特性对动态力测量的影响规律 ,从而对实际检测系统的设计和误差修正提供了理论依据 .

关键词：射流元件动态力检测建模误差分析仿真测试系统

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附壁射流元件的仿真研究

南京航空航天大学学报 2008年第1期40卷 32-36页

作者：白亚磊明晓南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

以数值模拟为主要手段,研究一种附壁射流元件内部流场的速度分布和压力分布,并研究其非定常流动机理。提出主射流的偏转是由主射流两侧的压差导致射流偏斜,进而形成一低压涡流区,低压涡流诱导主射流附壁。附壁射流元件的偏转特性与其几... 详细信息

以数值模拟为主要手段,研究一种附壁射流元件内部流场的速度分布和压力分布,并研究其非定常流动机理。提出主射流的偏转是由主射流两侧的压差导致射流偏斜,进而形成一低压涡流区,低压涡流诱导主射流附壁。附壁射流元件的偏转特性与其几何结构和流体雷诺数有关。在此基础上,用仿真模型模拟流场,优化结构,研究特性,为此类型附壁射流元件的结构改进、优化设计和应用提供了有效途径。

关键词：流场数值模拟附壁射流元件

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小位差比率射流元件内部流场PIV试验

农业机械学报 2013年第9期44卷 51-55页

作者：王超李红吴燕兰邹晨海徐德怀江苏大学流体工程技术研究中心镇江212013

采用PIV测试技术对小位差比率射流元件内部附壁射流流动进行了测量,得到了射流元件附壁流动速度场分布以及附壁点位置的准确数据,从而为数值模拟研究提供参照和判断。分别研究了流量、位差比率、补气孔距离、盖板尺寸对射流元件附壁流... 详细信息

采用PIV测试技术对小位差比率射流元件内部附壁射流流动进行了测量,得到了射流元件附壁流动速度场分布以及附壁点位置的准确数据,从而为数值模拟研究提供参照和判断。分别研究了流量、位差比率、补气孔距离、盖板尺寸对射流元件附壁流场的影响,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:一定范围内,流量和工作压力对附壁点位置基本无影响;小位差比率下附壁点距离比随位差比率增大而增大,得到了小位差比率下附壁点距离比与位差比率之间的关系式;附壁点距离随补气孔开孔位置变化先减小后增大;位差比率和盖板尺寸对射流元件附壁效果影响较大。

关键词：射流元件小位差比率附壁流场 PIV试验

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射流元件延迟时间对滚转火箭弹控制精度影响

弹箭与制导学报 2013年第5期33卷 5-7,10页

作者：马武举夏青中船重工第710研究所湖北宜昌443003

通过建立制导滚转火箭的力学模型,分析了射流元件执行机构射流力切换延迟时间对滚转制导火箭精度的影响。由于存在实时变化的射流力切换延迟时间,通过设定相位超前角可提高控制精度。相位超前角约为弹体转速和射流力切换延迟时间的乘积... 详细信息

通过建立制导滚转火箭的力学模型,分析了射流元件执行机构射流力切换延迟时间对滚转制导火箭精度的影响。由于存在实时变化的射流力切换延迟时间,通过设定相位超前角可提高控制精度。相位超前角约为弹体转速和射流力切换延迟时间的乘积。对包含射流元件指令转换和射流元件动力学方程的制导火箭模型进行了仿真,结果表明,在射流元件指令中实时的增加相位超前角与传统的固定超前角相比,控制精度能够显著提高。

关键词：滚转火箭射流元件延迟时间制导精度

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液动锤射流元件喷嘴临界流速预测与验证

吉林大学学报（地球科学版） 2010年第1期40卷 159-163页

作者：李国琳彭枧明柳鹤赵志强长春大学计算机科学技术学院长春130022 吉林大学建设工程学院/复杂条件钻进技术开放研究实验室(国土资源部)/地球探测技术与仪器重点实验室(国土资源部) 长春130026

应用CFD动态分析技术,对SC71B型液动锤内部流场进行了仿真分析,结果表明,其射流元件临界流速为20.305～22.565 m/s,大大低于凭经验预测的40 m/s。为检验这一理论预测结果,对SC71B型液动锤射流元件临界流速进行了实验测定,为21.83 m/s,... 详细信息

应用CFD动态分析技术,对SC71B型液动锤内部流场进行了仿真分析,结果表明,其射流元件临界流速为20.305～22.565 m/s,大大低于凭经验预测的40 m/s。为检验这一理论预测结果,对SC71B型液动锤射流元件临界流速进行了实验测定,为21.83 m/s,表明理论预测结果与实测结果高度吻合,证明了基于CFD动态分析的液动锤射流元件临界流速理论预测方法的可行性;同时通过理论分析和实测获得了至今为止液动锤射流元件临界流速的最低值,可为研制油气钻井用低速射流元件驱动控制的液动锤提供重要参考。

关键词：射流式液动锤射流元件临界流速 CFD动态分析

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射流元件建模与仿真研究

弹箭与制导学报 2009年第2期29卷 52-54页

作者：彭增辉姚晓先北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

射流元件是某些飞行器姿态控制系统的关键部件,其切换性能是影响姿态控制精度的重要因素。在对射流元件切换过程进行分析的基础上,建立了射流元件非线性微分方程组形式的动态数学模型。通过对射流元件切换过程中活塞运动情况进行仿真、... 详细信息

射流元件是某些飞行器姿态控制系统的关键部件,其切换性能是影响姿态控制精度的重要因素。在对射流元件切换过程进行分析的基础上,建立了射流元件非线性微分方程组形式的动态数学模型。通过对射流元件切换过程中活塞运动情况进行仿真、分析,找出影响切换特性的因素。对射流元件切换过程进行实验研究,实验数据与仿真结果吻合,表明所采用分析方法和所建立模型的正确性,为全面分析射流元件的性能和改进射流元件的结构提供依据。

关键词：射流元件仿真数学模型