喷嘴设计及计算
冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计
冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计HYDRAULIC OPTIMIZATION DESIGN WITH CFD ANALYSIS METHOD ABOUT THE NOZZEL OF PELTON TURBINE摘要我国是个水资源丰富的国家。
作为利用水资源的能量转换设备水轮机，主要分为两种类型，一种是反击式水轮机，另一种是冲击式水轮机。
国内反击式水轮机已经发展到相当高的水平，但对冲击式水轮机的研究尚显不够，本课题就其部件之一喷嘴的能量指标而对喷嘴进行了数值模拟。
冲击式水轮机具有高水头没有汽蚀条件条件的限制,调节系统比较简单,运行操作方便等优点，广泛应用于高水头水电站中。
本文分析了冲击式水轮机的工作原理、能量损失和参数选择，其中着重分析了喷嘴的结构、工作原理和影响因素；分别介绍了流场分析软件Fluent的计算原理和软件结构，其中重点介绍了其计算原理，从计算流体力学的角度，再现了CFD软件的工作过程及其优缺点；通过以上两方面的理解，为喷嘴的数值模拟的进一步工作打下基础。
根据喷嘴的结构，编写小程序对喷嘴进行了几何建模;并根据喷嘴的工作原理和Fluent的流场计算原理，对喷嘴进行了数学建模;然后根据其几何模型和数学模型对喷嘴进行了数值模拟。
在计算模型选择上，本课题选择二维轴对称粘性两相流模型；在边界条件的给定上，借鉴了哈尔滨电机厂的实验数据。
针对喷嘴两相流后处理编写了后处理程序，应用于喷嘴效率的计算，并通过与传统的方法对比发现，编写的后处理程序计算的喷嘴效率精度明显提高。
通过对喷嘴效率的对比计算发现，喷嘴角度在90度附近达到一个极大值。
对喷针表面静压力分析发现，其静压力并不是沿喷针表面平稳下降的，而在喷针头达到一个极大值，并由此受到启发，分析了喷嘴效率随压力相对行程的关系。
最后，总结分析了喷嘴流量计算公式，改进了流量系数，得出流量系数是喷针相对行程的三次函数。
关键字：喷嘴效率；流场计算；喷嘴流量公式；喷嘴优化设计AbstractIt is abundance in water resource in our homeland. Water turbine that is a energy conversion device of water resource, is mainly include two style. One is impulse reaction turbine, the other is Pelton turbine. It is high level developing of impulse reaction turbine in our country. But it is not enough in Pelton turbine. This paper is mainly about simulation of nozzle which is one part of Pelton turbine.Pelton turbine that has the merit of on vapor erode restrict in high water head, simpleness in adjust system, convenience in running etc. has used generally in high level water and electricity sate.It analyses work principle, energy lost and parameter choice of Pelton turbine. It mainly analyses structure, work principle, and influence factor of nozzle. It introduce compute principle and structure of CFD software Fluent. It mainly introduce the compute principle, according to the angle of CFD, reappearance the work process and well or else of CFD software. It give the element for the following work of simulation of nozzle through the understanding of above.According to the structure of nozzle, it set up the geometry modeling of nozzle through the mini-program. Based on the work principle of nozzle and compute principle of Fluent, it set up the mathematics modeling of nozzle. Then it synthesize the geometry and mathematics modeling for simulating of nozzle. This paper choose two dimension axis symmetry viscosity VOF model, and use for reference the data of experiment of HEC of boundary condition.It write a post-processing program of nozzle for efficiency compute. It is evidence better of precision of efficiency of nozzle by contrasting to result of tradition method. The nozzle angle has a max. number around 90 degree by computing efficiency of nozzle. It find out that the static pressure is not decrease steady by the surface of needle but have a max. number on the pinhead by the analysis of needle static pressure. According to the simulation result of nozzle, sum up a formula of flux computing, find out that the coefficient is thrice function of needle relatively space.Keywords Efficient of nozzle; simulation of fluid field; flux formula of nozzle; optimize design of nozzle目录摘要 ........................................................................................................................ I II Abstract . (IV)目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题来源及研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状及分析 (2)1.2.1 冲击式水轮机喷嘴的研究现状及分析 (2)1.2.2 数值计算的研究现状及分析 (3)1.3本课题的主要研究内容 (4)第2章冲击式水轮机原理及Fluent软件介绍 (6)2.1 冲击式水轮机概述 (6)2.2 冲击式水轮机的工作原理 (7)2.3 冲击式水轮机中的能量损失 (8)2.4 冲击式水轮机喷嘴概述 (8)2.5 冲击式水轮机的参数选择 (9)2.6 Fluent软件的理论基础 (10)2.6.1 流场的数学模型概论 (11)2.6.2 数学模型的离散方法 (13)2.6.3 代数方程组的求解 (14)2.7 Fluent结构简介 (16)2.8 本章小结 (16)第3章冲击式水轮机喷嘴数值模拟 (17)3.1 喷嘴流动的数学模型 (17)3.2 喷嘴角度的几何计算 (20)3.3 喷嘴几何模型的建立 (23)3.4 计算模型的选择 (23)3.5 边界条件的设置 (25)3.6 喷嘴效率计算方法研究 (27)3.6.1 喷嘴效率计算理论 (27)3.6.2 计算结果分析 (28)3.7 本章小结 (32)第4章冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计 (33)4.1 效率分析 (33)4.1.1 实验数据分析 (33)4.1.2 优化搜索计算 (34)4.1.3 效率分析结果 (40)4.2 压力分析 (44)4.2.1 流场计算喷针表面静压力分布 (44)4.2.2 与效率联系比较之发现 (49)4.2.3 压力分析结论 (51)4.3 流量系数公式的研究 (52)4.3.1 研究目的及解决思路 (52)4.3.2 原公式计算分析 (53)4.3.3 流量系数公式的拟合 (56)4.3.4 公式总结 (64)4.4 本章小结 (64)结论 (66)参考文献 (67)附录一喷嘴角度计算程序 (70)附录二喷针角度计算程序 (71)附录三喷嘴效率计算程序 (72)攻读学位期间发表的论文 (75)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (76)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (76)致谢 (77)第1章绪论1.1课题来源及研究的目的和意义自然界中有很多种能源[19]，目前已被利用的能源主要有热能、水能、风能和核能。
喷嘴设计 (2)
喷嘴设计简介喷嘴是一种用于将流体以高速喷射或喷射成雾状的装置。
它广泛应用于喷雾冷却、喷雾涂层、喷雾燃烧等领域。
喷嘴的设计直接影响了喷嘴的性能和效果。
在本文中，我们将介绍喷嘴设计的基本原理和常见的设计技巧。
喷嘴类型喷嘴可以根据其工作原理和结构分为多种类型。
以下是常见的几种喷嘴类型：1.涡轮喷嘴：涡轮喷嘴利用高速旋转的喷嘴来将液体分散成细小的颗粒。
它具有高效的喷雾效果和广泛的应用范围。
2.雾化喷嘴：雾化喷嘴通过将液体雾化成微小的颗粒来实现喷雾效果。
它常用于喷雾冷却、喷雾涂层和医疗领域。
3.喷雾燃烧器：喷雾燃烧器将液体燃料喷射成雾状，与空气混合后进行燃烧。
它广泛应用于燃烧设备和工业炉等领域。
喷嘴设计原理喷嘴的设计需要考虑多个因素，包括流体特性、喷嘴内部流动和喷射效果等。
以下是一些常见的喷嘴设计原理：1.流体力学原理：喷嘴内部的流动特性是喷嘴设计的重要考虑因素。
喷嘴的形状和尺寸应该能够实现流体的均匀分布和高速喷射。
2.雾化效果：喷嘴的设计应该能够实现液体的雾化效果。
这可以通过调整喷嘴孔径、喷嘴角度和喷射压力等参数来实现。
3.声学效果：一些特殊应用中，如音频喷雾设备，喷嘴的设计还需要考虑声学效果。
喷嘴的孔径和结构应该能够实现所需的声音特性。
喷嘴设计技巧在进行喷嘴设计时，以下是一些常用的设计技巧和经验：1.使用模拟和计算：喷嘴的设计可以使用流体力学仿真软件进行模拟和计算。
这些软件可以帮助设计师理解喷嘴内部的流动特性，优化喷嘴的形状和尺寸。
2.验证实验：除了模拟和计算，还可以进行实验验证。
设计师可以使用实验室设备和传感器来测试不同喷嘴的喷射效果和性能。
3.物料选择：喷嘴的设计还需要考虑喷射的物料特性。
不同的物料需要不同类型的喷嘴来实现最佳效果。
喷嘴设计案例以下是一个喷嘴设计的案例，以展示上述原理和技巧的应用：设计目标设计一个喷嘴，将液体雾化成细小的颗粒，并实现均匀的喷射效果。
设计过程1.使用流体力学仿真软件进行模拟分析，确定喷嘴的形状和尺寸。
雾炮喷头水量计算公式
雾炮喷头水量计算公式雾炮喷头是一种常见的喷水设备，通常用于大型工程或者环境清洁等场合。
在使用雾炮喷头时，我们需要计算出其水量，以确保能够满足实际需求。
下面将介绍一下雾炮喷头水量的计算公式以及相关内容。
首先，我们需要了解一下雾炮喷头的工作原理。
雾炮喷头通过高压水泵将水送入到喷嘴中，形成一股高速的水柱，然后通过喷嘴的设计，将水柱分散成微小的水滴，从而形成雾状的喷射效果。
因此，要计算雾炮喷头的水量，就需要考虑到喷头的喷射效果、压力和流量等因素。
雾炮喷头的水量计算公式为：Q = A × V × t。
其中，Q为水量，单位为升；A为喷头的喷洒面积，单位为平方米；V为喷头的喷射速度，单位为米/秒；t为喷射时间，单位为秒。
在实际应用中，我们需要根据具体的情况来确定喷头的喷洒面积、喷射速度和喷射时间。
喷头的喷洒面积可以通过测量喷头的喷射范围来确定，喷射速度则可以通过测量水柱的喷射速度来确定，而喷射时间则可以通过实际操作来确定。
在确定了喷头的喷洒面积、喷射速度和喷射时间之后，就可以使用上述公式来计算出雾炮喷头的水量了。
这样就可以确保在实际使用中，能够准确地控制雾炮喷头的水量，从而满足实际需求。
除了水量的计算，我们还需要注意一些其他的问题。
比如，在使用雾炮喷头时，需要考虑到喷头的安装位置、喷射角度以及喷射范围等因素，以确保能够达到预期的喷洒效果。
此外，还需要考虑到喷头的维护保养以及清洁工作，以确保喷头能够长期稳定地工作。
总的来说，雾炮喷头的水量计算是一个比较重要的问题，需要我们根据实际情况来确定喷头的喷洒面积、喷射速度和喷射时间，然后使用相应的公式来计算出水量。
只有在水量计算准确的情况下，才能够确保雾炮喷头能够满足实际需求，从而发挥其最大的作用。
希望通过本文的介绍，能够对大家有所帮助。
喷嘴出口蒸汽焓值
喷嘴出口蒸汽焓值1. 简介喷嘴是一种常见的流体动力装置，广泛应用于燃气轮机、喷气发动机、喷铸设备等领域。
喷嘴通过高速流动的流体和固体颗粒的冲击力，将能量转化为动能或热能的装置。
喷嘴的设计和优化需要考虑多个因素，其中一个非常重要且决定其性能的参数就是出口蒸汽焓值。
喷嘴出口蒸汽焓值是喷嘴设计和工艺优化的关键指标之一。
焓值是一种描述气体能量状态的物理量，具体指气体单位质量在一定条件下的总能量。
在喷嘴中，焓值表示单位质量的蒸汽在出口处的能量。
蒸汽焓值的高低直接影响到蒸汽流动的速度、动能和热能分布。
2. 喷嘴出口蒸汽焓值的计算方法喷嘴出口蒸汽焓值的计算方法一般基于热力学原理和流体力学理论。
根据不同的条件和假设，可以采用不同的计算方法。
常见的计算方法有两种：一种是理论计算方法，另一种是实验测量方法。
2.1 理论计算方法理论计算方法是基于流体力学和热力学的基本原理进行推导和计算的方法。
这种方法一般需要输入一些基本参数和条件，如流体的温度、压力、比热容等，通过一系列的计算公式和推导，得出喷嘴出口蒸汽焓值。
这种方法适用于理论研究、工程计算和优化设计等场景。
具体的计算步骤包括：1.确定流体的基本参数和条件。
2.根据流体的性质和状态方程，计算流体的熵值、焓值和压力。
3.根据喷嘴的几何形状和出口条件，利用流体力学和热力学方程，计算出喷嘴的速度、速度分布和温度分布。
4.将计算结果代入流体能量守恒方程，得出喷嘴出口蒸汽的焓值。
5.验证计算结果，进行误差分析和优化设计。
2.2 实验测量方法实验测量方法是通过实际的实验设备和仪器测量喷嘴出口蒸汽焓值的方法。
这种方法直接测量实际喷嘴出口的蒸汽温度、压力和流速等参数，然后通过相应的公式和计算方法，得出喷嘴出口蒸汽的焓值。
具体的测量步骤包括：1.设计和制造实验设备，包括喷嘴、测量装置和控制系统。
2.根据实验条件和需要测量的参数，选择合适的传感器和仪器。
3.进行实验前的准备工作，包括清洁设备、校准仪器和取得稳定状态。
音速喷嘴公式推导
音速喷嘴公式推导1. 气体热力学性质在工程热力学中，常用的状态参数有六个，即压力p 、体积V 、温度T 、热力学能U 、比焓h 和比熵s .其中,焓H 是一个组合状态参数pV U H +=单位质量物质的焓称为比焓hmH h =熵是一个导出的状态参数,对简单可压缩均匀系,它可以由其它状态参数按下列关系式导出:0T dV d S p U S ++=⎰, TVp U S d d d +=单位质量物质的熵称为比熵d d s T v p u m S s ++=⎰, Tvp u m dS ds d d +== 比热容也是物质的重要热力性质之一,它的定义为单位质量的物质在无摩擦内平衡的特定过程中,作单位温度变化的时候所吸收或放出的热量.气体的比热容,常用的有比定容热容(v c )和比定压热容(p c )Tq Tqc vv v d )(δδ=∂=Tq Tqc pp p d )(δδ=∂=比定压热容与比定容热容的比值称为热容比,用γ表示vp c c =γ对于完全气体,以下等式成立:RT p ρ=(R 为气体常数), γρc p =(c 为常数), R c p 1-=γγ1-=γRc v , T c h p = 由熵的定义可以看出,只要过程进行时,热力系向外界放出的热量始终等于热产,那么过程就是等熵的.但是,通常所说的定熵过程都是指无摩擦绝热过程. 绝热过程是指热力系在和外界无热量交换的情况下进行的过程. 2. 可压缩流体运动的三种参考状态(1) 滞止状态滞止状态,是指流体从某一状态经历一个等熵过程,使其最终流动速度为零时所达到的状态.对于静止流体,它所处的状态就是滞止状态;对于流动的流体,滞止状态可以看成是这样一种假想的无限大的容器中流体的“静止状态”，从这一状态等熵加速，最后流体恰好能达到该流动状态.按滞止状态的定义,每个流动状态的滞止状态都是惟一确定的,因而,每个流动状态都有惟一的滞止压力、滞止温度、滞止密度、滞止焓等滞止参数. 滞止参数又称为总参数.作为一种参考状态,滞止状态的概念是与流体实际流动中所发生的过程无关的,在实际流动过程中,沿流动途径可以有热量交换或存在摩擦力等,但沿实际流动的每个截面上,都存在上面定义的滞止状态,这样,滞止状态是每一截面上流动状态的函数,一般而言,滞止状态是沿流动方向变化的量,只有在流体作等熵流动时,滞止参数才是沿整个流动途径不变的量.滞止状态对应的参数称为滞止参数,在参数相应表达字母的右下角用角标“0”表示,如滞止压力0P 、滞止温度0T 、滞止密度0ρ. （2）临界状态可压缩流体在流动过程中，其压力、密度、温度和流速等参数都会沿流动方向发生变化.若在某一截面上,流体的流速与该截面上流体介质中的当地声速相等,则称该截面为临界截面,该截面所处的状态称为临界状态,临界状态的参数称为临界参数,用下角标“*”表示，如临界压力*P ，临界温度*T ，临界密度*ρ. (2) 极限速度状态当可压缩流体作绝热流动时,如果存在一个截面,当流体达到该截面处时,它的比焓值降至0=h ,则流体的速度可达到最大极限值.此时的流速称为极限速度,流体所处的状态称作极限速度状态.极限速度m u 和滞止焓0h 之间有如下关系:02max 21h u = 或02h u =.（4）三种状态参数之间的关系 完全气体的声速公式为RT a γ=定义马赫数RTv a v M a γ==即流体质点的运动速度与流体质点当地的声速之比。
喷射泵计算公式
喷射泵计算公式
喷射泵（也称为喷射器或蒸汽喷射泵）的设计和计算通常涉及多个参数和公式，以下是一些基本的计算公式和设计考虑因素：
1.工作原理：
喷射泵利用高压流体（如蒸汽）在喷嘴处加速并减压，产生真空以吸入低压流体或气体。
吸入流体与工作流体混合后，在扩散器中速度降低、压力升高，并最终排出。
2.主要设计参数及计算关系：
喉部面积比(Ae/Ad)：喷嘴喉部面积与扩散器喉部面积之比，影响混合效率和抽吸能力。
膨胀比(ER)：工作流体在喷嘴出口处的速度动能与其在入口处的压力能之比，即ER=v²/(2·γ·ΔP)，其中v是喷嘴出口速度，γ是工作流体的比热比，ΔP是工作蒸汽前后压差。
压缩比(CR)：喷射泵进口处的绝对压力与混合室出口处的绝对压力之比。
混合室长度和直径：影响混合效率和性能稳定性的关键几何尺寸。
工作蒸汽消耗量：根据所需的抽气能力和膨胀比计算得到。
3.计算实例：
工作蒸汽流量Qs的计算可能基于能量守恒定律，通过已知的入口和出口条件以及理想气体方程来估算。
抽吸能力（如抽气速率Qa或抽吸压力）可以根据经验公式或者更为详细的两相流动模型进行计算。
实际工程应用中，喷射泵的设计需要综合运用上述原理并通过实验数据校核。
由于设计过程相当复杂且受到许多变量的影响，通常会使用专门的软件或详细的设计手册来进行精确计算。
高压水射流喷嘴设计
本科毕业设计（论文）通过答辩摘要：高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术，在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。
从原理上讲，它与世隔绝我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。
所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。
水力采煤中使用的水压通常为5~15MP，水枪出口直径为15~30mm；而高水射的水压一般在30MP以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。
因此高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。
本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。
主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景，优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。
高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术，需要解决的问题还很多。
本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置，水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。
设计了一种用高压水射流控制水路，水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。
关键词：水射流；截齿；喷嘴；滚筒1 水射流采煤综述1.1高压水射流概述煤炭作为我国一次能源的主体,它的持续、稳定和协调发展,无疑具有重大意义。
采掘机械的技术水平则是发展煤炭工业中的关键环节。
加强采掘机械的科学技术研究工作是煤炭工业增产、节约能源消耗、保障工人安全、高效率等方面的发展的重要技术手段。
高压水射流技术是近几十年来逐渐发展起来的一门新兴技术。
它的应用发展日趋成熟和广泛。
在这种形式下，人们试途将高压水射流技术应用于矿山机械中，特别是采掘机械中，已经取得初步成果。
这必将推动煤炭工业的进一步发展。
高压水射流的基本原理是将具有一定的压力水通过直径较小的喷嘴形成的射流，并将这股射流作为工具进行破碎、切割和清洗等工作。
一般水压在30MP以上，而喷嘴的直径仅在2mm以下。
喷枪耗气量计算
喷枪耗气量计算喷枪耗气量计算是在工业生产和实验研究中常用的一项技术。
喷枪是一种通过压缩空气或气体将液体或粉末喷射到目标表面的装置。
在使用喷枪时，了解喷枪的耗气量是非常重要的，因为它可以帮助我们更好地控制气体的消耗和生产成本。
喷枪的耗气量取决于多个因素，包括喷嘴的尺寸、工作压力、液体或粉末的流量以及喷射时间等。
在进行耗气量计算之前，我们需要先确定这些因素的数值。
喷嘴的尺寸对耗气量有直接影响。
喷嘴的尺寸通常用喷嘴直径来表示，单位可以是毫米或英寸。
较大的喷嘴直径会导致更大的气体流量和耗气量。
工作压力也是重要的因素之一。
工作压力越高，喷嘴所需的气体流量也越大，从而导致耗气量增加。
工作压力通常以巴（bar）或帕斯卡（Pa）为单位。
流量是影响喷枪耗气量的另一个关键因素。
流量可以通过喷嘴的流速和喷射时间来计算。
流速是指喷枪每秒钟喷出的液体或粉末的体积，单位可以是升/分钟或立方英尺/分钟。
喷射时间是指喷枪喷射液体或粉末的时间，单位可以是秒或分钟。
喷枪耗气量的计算公式为：耗气量 = 流量 × 喷射时间 ÷ 压力。
根据这个公式，我们可以得出喷枪的耗气量。
例如，假设喷嘴直径为0.5毫米，工作压力为3巴，流速为2升/分钟，喷射时间为5秒。
根据公式，耗气量 = 2 × 5 ÷ 3 = 3.33升。
除了这些基本因素外，还有其他因素也会对喷枪的耗气量产生影响。
例如，喷枪的设计和材料也会影响气体的流动和耗气量。
此外，气体的温度和湿度也可能对喷枪的性能和耗气量产生一定的影响。
在工业生产中，准确计算喷枪的耗气量可以帮助我们更好地控制生产成本，并提高生产效率。
通过合理调整喷枪的参数，我们可以达到节能减排的目的，同时确保生产质量。
喷枪耗气量计算是一项重要的技术，在工业生产和实验研究中具有广泛的应用。
了解喷枪耗气量的计算方法，可以帮助我们更好地控制气体消耗，提高生产效率，并降低成本。
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第一章喷头改良设计的须要性喷雾喷头是经由过程必定办法,将液体分别渺小雾滴的装配,今朝在运用的一般是采取减小喷口直径,这些喷头雾化效力低,水量小,第二章喷嘴设计及盘算喷嘴是喷头的重要部件,也是直接影响喷灌质量和喷头水力机能的一个部件.它不单要最大限度地把水流压能变成动能,并且要保持稳流器整顿过的水流仍具有较低的紊流程度.喷嘴的构造情势一般有下列三种：1．圆锥形喷嘴圆锥形喷嘴因为其构造简略,加工便利而被大量运用于喷头,其构造如图.圆锥形喷嘴的重要构造参数是：喷嘴直径 D c,喷嘴圆柱段长度l,喷嘴内腔锥角 .有的喷头为了进步雾化程度或增长喷头近处的水量,而在喷嘴出口处增长一破裂摧毁螺钉,其构造见图 .因为射流撞击在螺钉上,增长了碰撞阻力乃至影响了喷头的射程及喷洒平均度,所以如今除了个体喷头外已很少采取加破裂摧毁螺钉的构造.2．流线形喷嘴为了使水流平顺,有的喷头设计成流线形,以削减水流冲击损掉.流线形喷嘴构造如图所示.苏联维多新斯基为流线形喷嘴的设计供给了盘算公式：实验标明,水流不很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头射程能增长8~12%.但水流很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头的射程增长很渺小.由此可见,流线形喷嘴能使水流安稳从而进步喷头射程.3.流线圆锥形喷嘴流线圆锥形喷嘴是上述两种情势之联合,图12就是这种情势的喷嘴.从图可以看出来,水流自喷管先经由喷嘴的流线形段,继而经由圆锥形段.从加工来说,凸流线形喷嘴易于加工.因为圆锥形喷嘴有构造简略,加工便利等长处,所以今朝喷头大多采取圆锥形喷头.第二节 喷嘴直径的肯定喷嘴直径是一个重要的数值,它直接影响到喷灌质量,如喷灌强度,平均度和雾化程度.它又和喷头的构造和水力机能有极为亲密的关系,诸如喷灌直径Dcm,喷头流量,射程和工作压力等. 因为喷头喷出的射流是高压高速水流的孔口出流,所以可运用水力学的圆形孔口出流公式盘算.即： Q=02024gH D πμ式中：0H =2φH 个中, Q —喷嘴流量μ--流量系数0D -射流紧缩断面的直径0H -射流紧缩断面的压力φ-流速系数H-喷头工作压力知道了射流紧缩断面的直径可由奥克勒所推举的盘算式盘算喷嘴直径： D )2sin 16.01(10θ-=C D D 式中1θ-喷嘴内腔渐缩角但是,喷嘴直径还对喷头射程 雨滴粒径有明显的影响.这是因为,喷头的工作压力与喷头直径的比值（H/Dc ）对于射程和雨滴粒径具有明显的影响.所以,喷嘴直径的肯定不但要斟酌到流量,并且还更应当斟酌到影响射程和雨滴直径的H/Dc 值.H/Dc 值对喷头射程具有较高度而明显的影响,我们为了分解考核喷头仰角,喷头,找出对射程影响最明显的身分,并评定各因子的合适数值规模,实验成果经明显性磨练,得到喷头的工作压力与喷嘴直径的比值H/Dc 对喷头设计列表如下：从图中可以看出,当喷嘴直径一准时,射程会跟着压力的增大而增大,开端增长的很快,尔后即行迟缓,达到某一极限,不管压力多大,射程增长很微,甚至不增长.同时,从式中可知,喷嘴直径是可以反应喷嘴流量的,并且在工作压力一准时,对于雷同直径的喷嘴,其流量也是雷同的.并且因为射流功率N=rQH,所以在必定功率的前提下,只有在喷嘴压力和喷嘴直径有准确的比例,才干获得最远射程.喷头工作压力和喷嘴直径的比值H/Dc,在必定程度上反应了喷嘴的雾化程度,即喷沙 .对于喷嘴,跟着H/Dc的值的增长,水滴直径将削减;对于不合的喷嘴,在雷同的H/Dc,跟着喷嘴直径的增大水滴跟着喷嘴直径的增大水滴直径将削减,因为雷诺数增大.所以,对于喷嘴口径不合的喷头,不克不及划定同一的合适雾化指标.对于小口径喷嘴的喷头,其合适的H/Dc值要比大的大口径的喷头大 .所以,有的国度对各类尺寸的喷嘴划定在最佳工作压力规模,以为在如许的压力下所产生水滴是无害的.综上所述,因为喷嘴直径的大小影响到喷头的喷洒量,功率消费,射程和水底大小,,所以喷嘴止直径的肯定,应以式喷头内腔锥角又称渐缩角,实验标明,最合适的喷嘴内锥角,喷嘴冲出的射流密致段较长,从而使喷头获得最大射程.因为喷嘴近似圆锥形紧缩管,所以锥角紧缩管水力摩阻实验得到验证,即因为其有较小的摩阻系数,因而使得喷嘴前压力较大而使喷头射程较远.因为喷头是有压孔口出流,其出流量与喷嘴有亲密的关系,盘算式,喷嘴内锥角与流量系数也有必定关系.这一具有相当精度的关系可以用来盘算喷头喷嘴之流量系数μ.二喷嘴内概况的光洁度因为经由过程喷嘴的水流为高速水流,其速度一般都在20米/秒以上,所以喷嘴内概况的光洁度也是至关重要的.因为对于管嘴的孔口出流来说,流道光滑将会损坏水流概况,增大水力损掉,并破环喷嘴射流的密致段,从而影响射程,出流量和雾化程度等.我国的喷头一般都划定喷嘴的光洁度为不低于5∇喷嘴光洁度对流量系数的影响.三设计喷头最优参数选择由以上应拔取45度内锥角,流量系数为0.86.光洁度（概况光洁度）应为5∇.斟酌影响射程和水滴直径H/Dc值,H/Dc对喷头有高度影响,比值H/Dc在必定程度上反应雾化程度,即喷洒雨滴的直径,所以大家把它称为雾化指标.当H/Dc=3000时有最远射程.喷头工作压力和喷头直径的比值H/Dc是随其增长,水滴直径将减小,对于不合的喷嘴,,在雷同的H/Dc下,跟着喷嘴直径的增长而水滴直径将减小.供给各类雾化后果最佳选择：而当管口直径为2~3毫米时,H/Dc值选3000,压力值选0.7Mpa阁下,喷嘴仰角在40度到45度阁下,光洁度在5∇.四改变喷头喷洒轨迹的力学门路许多喷头采取的是喷洒轨迹为弧形的喷洒喷头,很糟蹋水源,面临多种喷洒的请求,本研讨采取弧形轨迹改为方形轨迹为研讨对象,根据流体力学道理,提出改变喷头喷洒轨迹的力学办法及门路.1 水头对流速的影响改变水头的门路一般有两种：一是运用水塔晋升水头;二是采取机械加压,如无水塔主动上水器等.其基起源基础理是,前者的压强变更是由高度差引起的,后者是采纳机械加压的办法实现压强和速度的变更,两者总的力学后果是雷同的.用这两种办法获得的压强差势必对不合的高度上的流速产生必定的感化,但并不是全体,因为一般的流速值还与输送管道的面积有关.本文根据持续性道理和波努利方程评论辩论不合情形下的流速变更.1.1 垂直影响如图所示,所取的面积为等效截面积,若拔取不合的高度和不合的断面积的同一流线上两点, 图为高低截面积雷同的情形,取流线上两点A,B.因为水流稳恒,流速,面积均雷同,压强知足式中,P,B P为所选截面的压强, 为水的密度,,H2为两截面的A高度.式中标明,截面积雷同时,压强变更与静止流体雷同.图1B为上部截面积大于下部截面积.图为截面积小于下部的情形.两种情形应知足以下关系：式中所有的V,S,P,H分别暗示各截面的流速,截面积,压强和高度, 为水的密度.换言之,当输水管道高低截面雷同时,高低部的流速雷同,压强只取决于高度差;当高低截面积不合时,在水塔供水的进程中消失两种情形,一是在用水岑岭时,下部各分担道面积总和一般均大于上部,导致高低部水流流速下降,水压缺少;二是在用水低潮时,下部各分担道面积总和小于上部,导致高低部水流流速增高,水压充足. 1．2 程度影响如图所示,取同一高度,不合截面积的同一流线上的两点,图为截面积雷同的情形下,其压强,面积,流速知足以下公式：2喷头喷洒轨迹的变更特点因为空气阻力受地域情形影响因子较多,在研讨一般的运行轨迹,可疏忽空气阻力的影响.由力学道理可知,流体的活动只受到重力的感化,形成了抛物线轨迹.假设喷头处的水速为V,出射角为 ,以流体喷出的刹时开端计时,时光为t,则射程x与喷洒高度y应有下列关系：图2给出了v=10m/s的轨迹图.图中各线代表与程度夹角为15度,30度,45度,60度,75度的对应抛洒距离和高度.由图2可知,在必定的流速情形下,抛洒轨迹具有两个明显的进程：一是抛洒轨迹与倾角有关,若在喷头高度上,出射角等于45度时射程最远;二是抛洒轨迹与喷头高度亲密相干,当喷头高度增长时,小角度的喷洒距离和才能增大,是以,实际的喷灌装备应具有调节高度的才能.3改变喷头喷洒轨迹的力学门路从以上剖析可以看出,影响喷洒轨迹的因数重要有三个,即水压,管道截面积,出射角.现以扭转式喷头为例,商量实现方形喷洒轨迹的力学门路.一般的扭转式喷头的喷洒轨迹为圆弧形,要改变其轨迹,必须经由过程调节水压,管道截面积,出射角才干实现方形喷洒轨迹.但是调节水压的办法在喷头的设计上不很适用,因为它将带给装备很大的体积和费用.所以只能采纳后两项来调节来完成,若斟酌实际喷头的总体设计请求,可以经由过程改变管道头的截面积实现圆弧轨迹向方形轨迹的变更,经由过程出射角的变更完成所有面积的喷洒.图3为圆弧轨迹变成方形轨迹的道理图.个中的圆形轨迹暗示暗示一个扭转式的喷头的一般轨迹,方形代表改变后的轨迹.在图3中拔取AEB圆弧作为样本,研讨使其成为AGFB的直线情势的办法.图3中OG代表任一个时刻的喷洒距离,OG的长度是随时光变更的,即请求其起点为O,而终点G始终在AB直线上运行,即其长度跟着扭转角度的变更纪律为L1=式中,L1为长度; 为扭转角;R为扭转半径（最大喷洒距离）.要完成以上的变更纪律,就意味着喷头的出射速度变更也将呈现的变更纪律为式中,V为扭转角为时的速度;V为最大喷射速度.根据公式（2）和（3）可知,经由过程改变管道的截面积;S为扭转角为时的截面积.在图4中,虚线部分暗示管道出水的截面积,OX线的断点X将在竖直偏向匀速活动,这种匀速活动是在扭转龙头的扭转带动下经由连杆而获得的,这里相当于加装了一个遮挡片,在技巧上很轻易实现.是以,本文不再评论辩论连杆装配,而研讨在这种匀速状况下的面积变更纪律.因为圆形面积的大小与张角成正比,则图4中的截面积变更完全取决于角度的变更纪律,再加之X点的匀速活动,最终使得管道出水的截面积变更纪律与所请求的（6）式吻和.4全方位浇灌的轨迹实现在实行浇灌工程时,前面指出了轨迹由弧形向方形的改变,但未能给出对绿化地的整体扫描路径.下面将研讨实现各个区域整体抛洒的办法.因为喷头的构造和构成要斟酌其体系性,前面经由过程改变管道截面积达到了轨迹由弧线向方形的变更,这里以变更喷头的仰角来完成对所有区域的扫描.图5是笔者在不斟酌喷头设置高度的情形下,按照上面评论辩论的抛洒轨迹的变更特点,获得的不合仰角下的扫描轨迹.图的几何中间为喷头的地位,可以看出,仰角越小,其扫描路径较密,这也是射程远的区域,在距离喷头近的区域,其扫描路径稀少,假如喷头喷洒进程对流体的散掉有影响,如许的扫描成果也相符实际请求,因为在短距离的区域所获得的散掉流体较多,抵消了扫描路径稀少的负面影响.是以,采取匀速改变仰角的办法,一方面可以实现全部区域浇灌请求,另一方面又便于喷头装配的整体设计.5结论与评论辩论1）改变喷头的喷洒轨迹的门路有三种,即改变水压,管道面积,和喷头出射角（仰角）.2）实际喷头喷洒轨迹的设计应选用较为适用的办法,即经由过程遮挡管道截面实现流速变更,进而达到轨迹的变更;经由过程扭转带动喷头出射角（仰角）的变更,实现全方位的喷洒,而使全部绿化地得到平均浇灌.3）在方形绿化地运用的喷头,应将喷头的遮挡片作成扇形,并使其与扭转的连杆想合营,构成一个整体,实现截面积的变更呈选余纪律进行的,达到扭转喷头的弧形轨迹向方形轨迹的改变.各类喷头计划盘算1对喷式喷头道理及盘算这种改良喷头采取两个相对的喷嘴喷出高速水流,在空中撞击后形成渺小水滴.它可以形成加倍细微的水滴;用较小的水量和较少的能量达到比传统喷嘴幻想的雾化后果,以勤俭能源.这种新技巧的解决计划是：由喷嘴本体.两个喷嘴和装配在两个喷嘴内孔外端的三个堵丝构成一种对喷式雾化喷嘴.两个喷嘴对称装配在喷嘴本体的同一轴线上,在相对的两个喷嘴之间的进水口之间留有间隙,两个喷嘴的内部通孔及喷嘴本体上的进水口相连通.高速度的压力水从进水口进入内部通孔.两喷嘴口喷出的水相撞后向周围散开形成细微的水滴,呈雾化状况.进入进水口的水受压力越达,其流量越大,喷出的液体速度也大,雾化形成的直径也大,后果也好.对喷式喷头喷出的是5~50米/秒的高速高压水流的孔出流,所以运用水力学公式进行流量盘算： Q=02024gH D πμ式中：0H =2φH 经由过程查液压手册的液体阻力系数28.0=ξ个中H=60m, μ=0.86,φ=t v v =ξ+11 则87.0601024)103(23⨯⨯⨯⨯⨯⨯π⨯410-3m /s=11L/min同时可算出出流速：由流体力学流量公式：Q=A V则V=A Q =s m /26)103(41085.1234=⨯⨯⨯--π 在两个截面1-1和2-2运用伯努利方程式：所以⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2212311A A V P ρ610⨯pa压力损掉：局部压力损掉沿程压力损掉：2特别多功效喷头设计道理及盘算根据上述理论,设计特别的多功效喷头,阀芯进水部分应尽可能地增大其过流截面积,以减小喷嘴的流淌阻力,为此把进水截面的外形设计成如图所示的用三个圆周平均散布的环行喷水槽.这种设计不单使流畅面积充分增大,并且还使构件具有较高的刚性.从而包管零件加工完后,保持精度请求.阀芯主体部分采取特别的流线型设计.并使各部分呈圆弧曲面过渡,大大下降了流体流淌经由过程喷嘴时所产生的流组.阀芯头部做成锥度为49度的圆锥曲面与阀套的圆形喷孔相合营,具有必定的启闭特点,又能得到优越的喷射特点.如图所示.经测量和盘算得到喷头阀芯的移动与喷嘴截流面积之间的关系（以喷口直径为4mm 的喷嘴为例）,如图所示.喷头阀体内概况采取与阀芯流线型相匹配的圆弧过度.并在阀芯处于恰当地位使过流面有较长的近似等截面,实现流体在较长的惯性通道内曲面加快.这种构造的长处是防止了因断面忽然紧缩式扩展所产生的损掉.根据局部压力损掉盘算公式：22m v p ρ∆=ℑ,因为3 离心扭转式喷头这是一种运用环绕雾化回扭转,由离心力的感化,水被破裂成小颗粒,小颗粒由4带针式喷头这种喷头采取高压水流经喷孔后撞击雾化针,撞击后形成渺小雾滴.雾化喷头是由基体,喷口,和雾化针构成.雾化针在基体上部,直径约为3mm阁下,喷口直径也为3mm阁下,喷口与雾化针的距离为1mm,雾化针尾端固连在基体上,针头与雾孔同轴心.在基体中央有一个中央孔,中央孔内雾化针的下面有保持架第二部分产品数据治理（PDM）一.人员模子的创建和修正在Javelin体系中已经预先创建好了部分人员模子,体系中已经录入的用户如下表所示：留意修正体系超等用户sa的暗码,默认状况sa,须要修正.按下列步调进行用户的添加.脚色的添加.部分的添加.添加用户▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.体系弹出“登录”对话框.▪在“登录”对话框中,以超等用户“sa”登录.体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.▪选择用户,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“新建用户”.▪在“新建用户”对话框中输入登录名.用户名及暗码.留意暗码不克不及为空.修正用户属性▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.▪在用户列表区选择“teacher”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“属性”.▪在“用户属性领导”对话框中修正用户“teacher”的暗码.▪选择“用户属性领导”对话框的“工作组”子页.▪单击<添加>按钮.体系弹出“添加所属工作组”对话框.▪在工作组中选择愿望添加的工作组.▪单击<肯定>按钮.▪返回到“用户属性对话框”,单击<肯定>按钮,完成工作组的修正.脚色的修悛改程与工作组的修正大同小异,这里不在赘述.添加工作组和脚色类型添加工作组和脚色类型的进程同添加用户的进程,这里不在赘述.二.进行体系建模JAVELIN的WIZARD模块是全部软件的焦点模块.它借鉴了面向对象的思惟,运用这个模块的进程其实就是一个信息建模的进程.所谓信息建模,就是从实际世界中捕获并抽象出应范畴的根本构造的进程.关于信息建模,举例来解释这个概念.例如：变速箱是汽车上的一个零部件,在特定的运用范畴中,它可被算作是由箱体等零部件构成的一个聚集.而在另一个运用范畴中（从工艺的角度）,它的构成成分可所以毛坯重量.毛坯外形尺寸等.再换一个运用范畴（从临盆治理的角度）,它的构成成分可所以库存量.成本等.当然,这里的信息建模与软件工程中面向对象的信息建模照样有所差别：一般软件工程中的信息建模是OOA（面向对象剖析）的焦点,它包含5个层次：对象-类层.属性层.办事层（也称办法层）.构造层.主题层,而WIZARD中只包含3个层次：对象-类层.属性层.构造层.尽管如斯,JAVELIN的WIZARD模块照样供给了足够的柔性.它可以在不更改程序的情形下就可以或许更改PDM模子的构造和属性,从而根据企业的实际情形定制出一个合适企业的运用模子.本例中已经创建好了工程,树立了一个典范的数据对象.下面将简略地对已有的数据对象进行编辑.创建对象▪双击桌面上的快捷方法.▪以超等用户sa身份登录登录.体系显示Wizard的工作界面,在本例中运用了南京紧缩机厂的建模对象.为差别对象的设置,鄙人面的演习中将增长归档文件夹“叉车”,当然紧缩机厂是不临盆叉车的.▪选择工程,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长类”.▪在“输入”对话框中输入类名“叉车”.▪对象列表区中显示新增长的类“叉车”.对象设置在增长了类“叉车”后,下一步须要对类进行设置.在本例中,叉车将设为一归档文件夹.▪选择新加的“叉车”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.界面变成：▪在类型中选择“档案柜”.▪单击图标,为叉车选择18X18的BMP位图图形.▪单击图标,保管修正内容.属性设置在类对象已经修正后,下一步进行类属性的添加和修正.▪在类对象列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,在邮件菜单中选择“增长类属性”.体系弹出“增长字段”对话框.▪在输入字段名称中输入“名称”,单击<增长并停止>按钮.体系显示如下：在增长属性后,须要对属性作须要界说.▪选择属性“CN_名称”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.▪鄙人述的对话框中,选择“在树状构造中显示字段”.“症结字段”,并在大小中输入254.▪单击图标,保管修正内容.界面编辑Javelin建模体系可以对每一个类树立独自的治理界面.▪选择“界面”页.▪在右边选择“根本属性”页.▪在空白区单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正用户界面”.▪在“根本属性”对话框中可以对字段作修正,经由过程选择对象条上的按钮也可以添加新的文字.图片等作客户化的定制.▪定制完成后,在空白区单击鼠标右键,右键菜单中选择“更新修正成果”即可.层次关系界说在前面已经界说了许多对象类,每个类之间是有不合的关系的,是以须要作自力的设置.▪选择“层次关系”属性页.▪选择类“叉车”下的“许可参加的类”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长一个许可拔出的类”.▪选择类“零部件”.“工程图”和“文件”.▪选择“零部件”.“工程图”,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“只能引用该类”.显示变成如下：保管在完成数据对象的各项设置后,须要对所作的内容作保管.▪选择菜单“对象”--> “创建/更新数据库构造”.体系弹出如下提醒：▪单击<是(Y)>按钮,完成数据的保管.四.体系设置归档设置▪启动桌面快捷方法.▪以超等用户sa登录Javelin.▪进入“体系治理”,选择“归档设置”.▪在“归档设置”列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,右键菜单中选择“修正归档设置”.▪在“归档设置”对话框中单击<增长>按钮.▪双击教研室1下面的用户,为便利起见,这里三个用户全体选择.▪单击<肯定>按钮.▪“归档设置”对话框中显示如下：▪单击<肯定>按钮,体系显示如下图.流程模板设置流程模板是一个企业多年经验积聚的成果,是工作规范的成果,流程模板是企业尺度的工作流程.▪选择“流程模板”.在流程模板列表区可以选择阅读个中已经界说好的流程,阅读流程的属性及具体的流程节点.新流程的界说这里不再创建,创建新流程请参看手册《Javelin项目治理操纵手册》.修正流程▪选择“删除--DELETE”流程,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“修正流程”,在弹出的对话框中选择“流程图”子页.▪在流程图中选择“审批”节点,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“属性”.▪在弹出的对话框中选择“履行人”子页.▪在弹出的人员设置对话框中双击“教师”.然后单击<肯定>按钮.▪单击<肯定>按钮.▪单击<肯定>按钮,完成对流程节点中履行人的修正.脚色权限设置在人员模子中我们树立有设计.校订等多种脚色,他们在Javelin中的权限须要在体系治理中作设置.▪在“体系治理”中选择“脚色权限”.▪选择脚色“设计”（在人员模子中已经将所有人员参加到“设计”脚色中）.▪单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正权限设置”.▪在权限设置的对话框中选择“对类操纵的权限”,并对“叉车”选择“全体掌握”.▪切换到“在树中添加类的权限”,对箱“叉车”下添加“零部件.工程图纸.文件”的权限全选.。