基于Fluent自振空化喷嘴内流场的数值模拟

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基于Fluent的除鳞喷嘴内部流场数值模拟

付曙光，卢云：。程翔丹’
ＦＳｈ．ｕｇ１ＬＹｕ．ａ ’ ＣＨＮＧａｇＵｕｇａｎ，Ｕｎｄｎ。Ｘｉｎ２
（．１武汉科技大学机械自动化学院，武汉４０８；：武钢集团国际经济贸易总公司，武汉４００）３０１２．３００
（２）
２
－ｔ
对于圆柱形流道的除鳞喷嘴，即：丌ＸＡ，并假设Ｐ＝，由公式（）（）１、２可得出：
（）３
对应射，ｔ２），工用流：Ｐ１程水由ｔ（＝同Ｉ，Ｐ－＝￣
图１喷嘴结构
时将ｐ９８＝９
为低压高速射流的关键元件，其结构、喷口形状对水射流的出流速度，射流束形状，打击力大小及其分布有着重要影响Ｉ。 “
数对喷嘴的出流速度、打击力分布有着至关重要的
影响。ａ６。，喷嘴当量直径ｄ２３ｍ和出口扩张＝０＝．ａｒ
相对静压为零（即大气压）；喷嘴内壁定义为ｗｌ（ａ固ｌ壁）类型，采用无滑移边界条件；射流介质为水，常
温下其密度为１０ｋ／，００ｇｍ３运动黏度为１０Ｘ１６２。．４ｍ／００ｓ将该网格模型导入Ｆｕｎ进行仿真分析，采用ｌｅｔ有限体积法对喷嘴内部流场进行数值模拟。由于喷
差，可得出下列关系式：
＋
１喷嘴的结构及数学模型
１１喷嘴结构．
式中：Ｐ、Ｐ — — 喷嘴内外静压力；ｖ、ｖ —— 喷嘴内外流体平均流速。，在两点间应用连续方程可得：

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

F l u e n t雾化喷嘴数值仿真研究This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)压力－旋流雾化(pressure-swirl atomizer)转杯雾化模型(flat-fan atomizer)气体辅助雾化(air-blast/air-assisted atomizer)气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。

但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。

喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。

所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。

在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀，这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。

平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。

但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。

液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴。

这个看似简单的过程实际却及其复杂。

平口喷嘴可分为三个不同的工作区：单相区、空穴区、以及回流区（flipped。

不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。

喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：•平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer）•压力－旋流雾化（pressure-swirl atomizer)•转杯雾化模型(flat—fan atomizer）•气体辅助雾化(air-blast/air—assisted atomizer)•气泡雾化（effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数(例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。

但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说,液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。

喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。

所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围)，颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。

在喷嘴附近,液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。

平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer）模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。

但对于其内部与外部的流动机制却很复杂.液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴.这个看似简单的过程实际却及其复杂.平口喷嘴可分为三个不同的工作区:单相区、空穴区、以及回流区(flipped。

不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。

喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角.每种喷雾机制如下图示（图1、2、3）：图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部）图2 空穴喷嘴流动（喷头倒角处产生了空穴）图3 返流型喷嘴流动（在喷头内,下游气体包裹了液体喷射区）压力－旋流雾化喷嘴模型另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴。

基于FLUENT3D生物打印喷头内部流场的数值模拟分析

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文章编号:2095-4344(2018)02-00274-07
Liu DF, Zhou JP, Shi HC, Xu XD, Jiang YN, Zhang Q. Numerical simulation analysis of the internal flow field of a 3D biological printhead based on FLUENT. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2018;22(2):274-280. DOI:10.3969/j.issn.2095-4344. 0018
Corresponding author: Zhou Ji-ping, Professor, Doctoral supervisor, College of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, Jiangsu Province, China
Abstract BACKGROUND: With the development of 3D printing technology, organ and tissue construction can be achieved by constructing a three-dimensional scaffold that is conducive to cell growth. OBJECTIVE: To solve the scaffold over-accumulation during 3D printing.
Liu Dong-fang, Studying for master’s degree, College of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, Jiangsu Province, China; College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu Province, China

基于Fluent自进式旋转射流喷头的数值模拟

∞ 叭 ∞ 叭 ∞
（）螺距的影响２
置为０３密度设置为１体积力设置为１动量设置．，，，
为０７，动动能设置为０８湍流耗散率设置为．湍．，０８湍流粘度设置为１．，。
由速度矢量图６７８看出，、、流体经过直段管进入加旋元件时，随着螺距的增大，在靠近边界层的流体速度逐渐增大；在螺旋管道中速度逐渐减小；流体经喷嘴喷出的速度也增大，出的发散角减小。所喷以，随着螺距的增大，进式喷头可以提高钻进速度自和钻进效率。
收缩段的简化几何模型。简化的直段管直径为１８
ｍｍ，长度为１０ｍｍ；螺旋流道长度为１５ｍｍ，径为外１ｍ；缩段的长度为１ｍ；喷嘴直径为２８ｍ收０ｍ前ｍ双头螺距为８ｍｍ，ｍ。喷嘴内部流场模型如图１
Ａｂｔｃ：ＵｓｇＰｏＥｓｆｒｓｒｔａｉｒ／ｏｔｅ，ｔｅｇｏｔｃｍｏｅｆｓｉｅ ’ ｎｅｏｉｌｎｔｍｅｈｎｒａｒｄｎｗａｈｅｍｅｒｄｌｏｗｒｒｓｉｎｒｆｗｆｄａｄｉｓｉｇａｅｃｒｉｉｌｌｅｓｅ
ｍｍ，Ｃ；ｍｍ，距分别为８ｍ１ｍ及２中，Ｌ１ｆ螺ｍ、６ｍ４
ｍｍ。残差迭代图分别如图３４５、、。模型进口压力
２１年第５００期
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煤
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Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

Flueｎt雾化喷嘴数值仿真研究FＬUＥNT 提供五种雾化模型:•平口喷嘴雾化(ｐlain－orifice aｔｏmiｚer)•压力—旋流雾化(ｐｒｅssuｒe—ｓｗiｒlａｔｏmizeｒ)•转杯雾化模型(fｌat-fan atoｍiｚeｒ)•气体辅助雾化(air—bｌａst／ａir-assｉsted atｏｍizeｒ)•气泡雾化(effervescent/flashｉｎg atomiｚeｒ)所有得模型都就是用喷嘴得物理及尺寸参数(例如喷口直径、质量流率)来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际得喷嘴模拟来说,无论就是颗粒得喷射角度还就是其喷出时间都就是随机分布得。

但对FLUENＴ得非雾化喷射入口来说,液滴都就是在初始时刻以一个固定得轨道喷射出去(到流场中去)、喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴得随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴得喷射方向就是随机得。

所有得喷嘴模型中都要设第初始喷射角(范围),颗粒通过随机得方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动得计算精度、在喷嘴附近,液滴在计算网格内得分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上得曳力就加强了气相－液滴之间得耦合作用。

平口喷嘴雾化(plaiｎ-orifiｃe atomiｚｅr)模型平口喷嘴就是最常见也就是最简单得一种雾化器。

但对于其内部与外部得流动机制却很复杂。

液体在喷嘴内部得到加速,然后喷出,形成液滴。

这个瞧似简单得过程实际却及其复杂。

平口喷嘴可分为三个不同得工作区:单相区、空穴区、以及回流区(ｆlipped。

不同工作区得转变就是个突然得过程,并且产生截然不同得喷雾状态、喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处得速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。

每种喷雾机制如下图示(图1、２、3):图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部)图2 空穴喷嘴流动(喷头倒角处产生了空穴)图3 返流型喷嘴流动(在喷头内,下游气体包裹了液体喷射区)压力-旋流雾化喷嘴模型另一种重要得喷嘴类型就就是压力－旋流雾化喷嘴。

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析

第29卷第2期苏　州　大　学　学　报(工　科　版)V o l.29N o.2 2009年4月J O U R N A LO FS U Z H O UU N I V E R S I T Y(E N G I N E E R I N GS C I E N C EE D I T I O N)A p r.2009文章编号:1673-047X(2009)-02-038-05基于F L U E N T的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析郭　杰1,冯志华1,曾庭卫2(1.苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;2.宝时得机械(苏州)有限公司,江苏苏州215021)摘　要:采用流体动力学计算软件F L U E N T,对喷气织机主喷嘴引纬气流场进行较完整的三维数值模拟,与相关文献的实验值进行比较,结果证明了基于F L U E N T软件对喷气织机主喷嘴的气流流场进行数值分析的有效性与可行性,而且数值仿真优点较试验更全面,可解释喷嘴芯出口处的压力降低等试验难以观察的现象,为主喷嘴的设计提供了理论指导。

关键词:喷气织机;主喷嘴;F L U E N T;三维数值模拟中图分类号:T S103.33+7;0358 文献标识码:A0　引　言计算流体力学(C o m p u t a t i o n a l F l u i d D y n a m i c s,C F D)技术的发展为喷气织机主喷嘴的多维理论研究带来新思路和新方法。

传统喷气织机主喷嘴的分析以实验为基础,分析的周期较长,试验的费用较高。

随着计算机内存和并行技术的发展,数值模拟开始更为广泛地应用于节流装置的设计和流场分析中[1]。

C F D是一种有效地研究流体动力学的数值模拟方法,它大大减少了试验费用、时间。

近年来,C F D越来越多地应用于流体设备的设计和流场的分析中,在计算机上完成一次完整的计算及分析,就相当于在计算机上做一次物理实验,数值模拟可以形象地再现流动情景[2]。

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计
在工业领域中，喷嘴的性能对工艺过程有着显著影响。

为了提升喷嘴的效率，本文采用了基于fluent软件的流场模拟方法，对空气变形喷嘴进行结构优化设计。

首先，简要介绍了fluent软件及其在流场模拟中的应用。

接着，阐述了研究目的、意义和方法。

特别强调了本研究旨在通过模拟和分析，找到优化喷嘴结构的有效途径。

然后，深入探讨了流场模拟的实现过程。

这包括建立模型、设置边界条件、选择合适的湍流模型以及初始化流场等步骤。

这些步骤都细致入微地进行了阐述，并附以详细的操作说明。

随后，通过模拟结果，对空气变形喷嘴的结构进行了多角度分析。

这包括流速分布、压力分布、湍动能等。

这些分析结果为优化设计提供了有力依据。

在得出初步结论的基础上，进行了结构优化设计。

具体包括调整喷嘴形状、尺寸以及改进内部结构等措施。

这些优化措施都是基于模拟结果进行的，旨在提高喷嘴性能。

最后，总结了整个研究过程和成果，并对未来研究进行了展望。

本研究通过fluent软件的流场模拟，为空气变形喷嘴的结构优化设计提供了有益的参考。

未来，可以进一步深入研究其他类型的喷嘴，以提升其在各种应用场景中的性能。

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基于Ｆｌｕｅｎｔ自振空化喷嘴内流场的数值模拟
陈林，雷玉勇，郭宗环，王永韦
（西华大学机械工程与自动化学院，四川成都６１００３９）
摘要：根据Ｆｌｕｅｎｔ流体仿真软件和风琴管形空化喷嘴内流场的特点，基于流体力学基本理论，对不同结构的风琴管形空化喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算，得到了各个风琴管形空化喷嘴的出口速度值、压力分布图和速度分布图等。模拟结果表明，在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值，射流进入圆柱段后产生了明显的负压区，当压力低于液体的饱和蒸气压力时，空化气泡产生。在特定的参数下（喷嘴人口直径Ｄ＝８ｍｍ，谐振腔直径Ｄ＝４ｍｍ，圆柱段直径ｄ＝１．５
ｉｃｌａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｈａｔｔｔｈｅｒｅｉｓａｍ￣ｉｍｕｍｓｐｅｅｄｉｎｃｙｌｉｎｄｉｒｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅｔｏｒｇａｎｐｉｐｅｓｈａｐｅｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎ
２０１３年６月第４１卷第１１期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ０ＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
ＪＮｏ．１１
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ３８８１．２０１３．１１．０４４
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ — Ｆｌｕｅｎｔａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｌｆｏｗｉｆｅｌｄｏｆｈｅｔｏｒｇａｎｐｉｐｅｓｈａｐｅｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｎｏｚｚｌｅｂａｓｅｄｏｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｆｏｒｏｒｇａｎｐｉｐｅｓｈａｐｅｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｎｏｚｚｌｅｔＩｌｖａｒｉｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｆｕｉｄ
ｎｏｚｚｌｅ，ａｎｄａｎｏｂｖｉｏｕｓｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｚｏｎｅｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄａｆｔｅｒｗａｔｅｒｊｅｔｅｎｔｅｒｓｔｈｅｃｙｌｉｎｄｉｒｃｌａｓｅｃｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｌｏｗｅｒｔｈｎａ
ｍｍ，扩展段长度ｓ，＝８ｍｍ），谐振腔长度Ｌ＝５．２ｍｍ，扩展角ｏ／＝６０。，圆柱段长度ｓ＝３ｍｍ时，喷嘴内部有较强的漩涡，有利于射流形成大结构的涡环流，增强空化作用。
关键词：风琴管形；空化水喷嘴；数值模拟；涡环流
ＣＨＥＮＬｉｎ，ＬＥＩＹｕｙｏｎｇ，ＧＵＯＺｏｎｇｈｕａｎ，ＷＡＮＧＹｏｎｇｗｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｃｈｕａｎ６１００３９，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：ＴＨ１３７．５３；ＴＰ６０１文献标识码：Ａ文章编号：１００１— ３８８１（２０１３）１１ —１５４— ４
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｅｌｆ－ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇＣａｖｉｔａｔｉｏｎＪｅｔＮｏｚｚｌｅＢａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔ
ｔｈｅｏｒｙ．Ｏｕｌｔｅｔｓｐｅｅｄｏｆｏｒｇａｎｐｉｐｅｓｈａｐｅｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｎｏｚｚｌｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｃｈａｒｔａｎｄｓｐｅｅｄｐｒｏｉｆｌｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｎｕｍｃｒ－