高压水射流流线型喷嘴结构正交试验法设计
高压射流原理
高压射流原理
高压射流原理是指在封闭管道中产生高压，通过喷嘴将流体加速至高速流出。
其基本原理为利用压力的差异产生速度，使流体通过喷嘴时速度增加，同时压力降低。
高压射流原理的实现需要通过某种方式增加流体的压力。
最常见的方法是使用压力泵，将流体压力增加到所需的高压水平。
高压泵通常采用柱塞或活塞的工作原理，通过机械力将流体压缩并推送到喷嘴。
一旦流体通过高压泵增加了压力，它将被引导到喷嘴。
喷嘴的设计是关键，它可以根据需求来控制流体的流速和方向。
喷嘴通常由一个狭窄的出口和一个扩大的喷嘴腔组成。
流体经过狭窄的出口时，流体速度会迅速增加，同时压力降低。
这是因为当流体通过狭窄的通道时，其流速必须增加以保持质量流量的平衡。
高压射流的速度增加使得流体具有较大的动能，可以应用于各种工业和科学领域。
例如，在清洗应用中，高压射流可以将污垢和杂质从表面上彻底清除。
在水下作业中，高压射流可以用于维修和清理水下设备和结构。
此外，高压射流还被广泛应用于加工、切割和喷涂等工艺中。
总之，高压射流原理利用压力差异将流体加速至高速，并通过喷嘴实现将动能转化为各种实际应用的原理。
高压喷射灌浆压水试验方法
1号橡胶坝高喷截渗墙检查孔试验报告1、检查孔布置2、试验方法1、钻孔完成后，埋设孔口管，测量地下水位高程和孔口管高程，压力起算零线为地下水位以上试段中点的水平线。
2、压水试验采用单点法简易压水试验，压水试验成果按下列公式计算：q = Q/(P*L)式中q —透水率，Lu；Q—压入流量，L/min ；p—作用于试段内的全压力，Mpa；L—试段长度，m。
压水试验压力为静水头压力。
在稳定压力下，每5min测读一次压水流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或最大值与最小值之差小于1L/min时，压水试验即可结束，取最终值作为计算值，其成果以透水率表示。
3、根据《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）的条文说明10.1.7条，透水率q和渗透系数K之间的换算如下：地层透水率q为1Lu时，约相当于渗透系数K为1.3×10-5cm/s.K=i×10-6cm/s，可取q＜1Lu。
K=i×10-5cm/s，可取q=1Lu~5Lu。
3、试验结果2012年11月12日对检查孔J3（G1-129~G1-130）进行压水试验，根据试验得出的数据计算出透水率（Lu）为0.058，K≈5.7×10-7cm/s。
2012年11月14日对检查孔J2（G1-95~G1-96）进行压水试验，根据试验得出的数据计算出透水率（Lu）为0.063，K≈8.19×10-7cm/s。
2012年11月15日对检查孔J1（G1-23~G1-24）进行压水试验，根据试验得出的数据计算出透水率（Lu）为0.038，K≈4.94×10-7cm/s。
通过试验3个试验孔的渗透系数K均小于设计值1×10-6cm/s，符合设计要求。
附：检查孔钻孔压水试验记录表。
高压水射流清洗作业中喷嘴的设计原理和选型依据
圈 １ 几种典型 的内表面清洗喷嘴
图 ｌ ａ 型喷 嘴用 在管垢 比较难 打 、 （） 需要 多次 清洗 的情 况 下， 通过人工控制硬管 连续 冲洗 。图 １ ｂ 型喷 嘴只有 一孔 ， （） 所 有水射流的能量集 中 ， 能够增 强打击 力 ， 用于 清洗管程 短 的管 道。图 １ ｃ型喷嘴的适应工况是 压力低 （ｏ— ＇ 、 （） ３ Ⅱａ 流量 大。图 ） ｌｄ 型喷嘴 中心孔用于疏通被堵 塞的管道 ， （） 向后喷 孔产生 反作
Ｋｅ ｒ ｓ： ｏ ｚｅ ｆｒ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｚｌ ；ｏｍｓ； ｒ ｌｈ ｌｓ； ｌａ ｎ ｆｉｉｎ ｙ ｄ ｉ ｏｅ ｃｅ ｎｉｇ ｅ ｃｅ ｃ ｌ
０ 引 言
定喷嘴 、 二维旋转 喷嘴 、 维旋转 喷 嘴。图 １为几种典 型 的 内 三
表面清洗喷嘴 。
高压水射流清洗系统 由主机泵、 调压装 置、 软管与硬管 、 喷嘴 及控制装置等部件组成。高压水 射流成套设备应该 以喷嘴为 中 心， 因为喷嘴作为形成高压水射流的直接工况， 它的作用效果会直 接影响到系统的每个部件。选用与高压水射流清洗 系统相匹配 的 喷嘴， 可以减少水射流能量的损失， 提高清洗的效率。
［］ 何石 ， ４ 何凤岐 ， 杨京伟 ． 宽频 自动超声技术 在管道检测机 器人中应
用． 无损探伤 ，０ ４ ｓ ５ ：６—３ ． ２Ｏ ，２ （）３ ８
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ｓｉ ．ｙｕ ｄｒａｄ ｇｔｅ ｏｚ ｅｉ ｏｅｓ ｎ ｐｃｏ ｔ ｏｚ ｅｆｍ ｎｅ ｓｌ ｔｎａｄ ａ ｈ ｇｅ ，￣ ｓｓｍ ｏ ｎｚ ｅ， ｕ ｓＢ ｎ ｅ ｔ ｉ ｚｅｄｓ ｎｐ ｃｓ ａｄｉ ａｔ ｆｈ ｎｚｌｐｒ ｒａｃ ， ｅ ｉ ｔ ｉ ｅ ｔ ｓｎ ｎ ｈ ｎ ｌ ｇ ｒ ｍ ｅ ｅ ｏ ｃ ｅ ｏ ｎ ｍ ｃ ｎ ｌｍ ｙｅ ０ ｓ ｔ ｆ
高压水雾化气体保护喷嘴的设计
2. 3 实现颗粒球化的理论依据 水雾化粉末的形状主要与水流量 、熔体温度 、金属
熔点 、熔体的表面张力 、雾化气氛与雾化夹角等因素有
关 ,它遵循下列关系式[6] :
t凝固 = [ D PmΠ6 h ] Cpln[ ( Tm - To ) Π( Ts - To ) ] +
HΠ( Ts - To )
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第4期
丁俊年 : 高压水雾化气体保护喷嘴的设计
69
图 3 原喷嘴雾化粉末形貌
图 2 水气组合雾化喷嘴示意
调至 2. 5 MPa ,喷嘴组装好后进行水压试验 。水压试 验从 1 MPa 开始 ,缓慢调至 15 MPa ,观察过程中喷嘴运 行正常 ,无水返流 ,说明角度设计合理 。 3. 2 生产应用试验
雾化合金 1Cr18Ni9Ti ,将配好的炉料在 50 kg 中频 感应炉中熔炼 ,待熔炼完全合金化后 ,将钢水温度过热 100～150 ℃,然后注入烘烤温度达 900 ℃以上的漏包 中 ,漏嘴内径控制在 6～8 mm ,并以 9～14 MPa 的高压 水和 1～2. 5 MPa 的氮气 ,进行保护雾化 ,试验结果表 明 ,整个雾化过程安全正常 ,50 kg 钢水全部顺利喷雾 完成 ,未出现堵包和中断雾化现象 。 3. 3 雾化过程成因分析
高压水加低压气体雾化 ,从雾化角度上来说 ,属于 一种保护性雾化 ,但它不仅仅是保护金属液滴不被氧 化的问题 。因为气体的注入方式是以喷嘴形式叠加于 水雾化喷嘴之下的 ,且水雾化焦点在气雾化焦点之上 , 由于气雾化的负压效应 ,起到了一个抽吸作用 ,同时气 体还起到了一个减缓冷却的作用 ,延长液滴球化的时 间 ,所以能使雾化过程顺利进行 。
中北大学-高压水射流喷丸机床设计资料
毕业设计说明书高压水射流喷丸机床设计班 级： 学号： 姓 名：学 院：专指导教师：2014年 6 月软件工程 软件学院高压水射流喷丸机床设计摘要超高压水射流喷丸机床的设计，主要是针对普通超高压水射流切割机床进行的改造，使其具有对工件进行喷丸硬化处理功能。
控制系统利用微机对纵横系统开环控制，驱动元件采用直流步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，导向装置采用滚动导套副，夹紧装置为专用旋转夹具对工件实现连续等角速度旋转和按一定角度间休转动。
由微机发出指令，驱动步进电机，然后带动滚珠丝杠转动，实现工件的周转运动。
本设计详细介绍了水射流数控喷丸机床的总体结构，工作原理和结构设计。
关键词：喷丸机，超高压水射流，步进电机，滚珠丝杠，滚动导套Design of high pressure water jet peening machineAbstractThe design of super-high pressure water jet stream blast peening rotoblast machine tool,mainly the remolding of ordinary high pressure water jet stream cutting-off machine tool,has the function of peening disposal to the work piece.The control system utilizes microcomputer to make open loop control toward the vertical-horizontal system,the drive elements use the direct-current step-servo motor, drive system applies the ball screw,the deflector adopts rolling guide-post bushings,and chucking fixture uses special rotating fixture in order to achieve the work piece continuous rotating with angular speed or intermittent rotating with a certain angle.The whole procedure is as follows: microcomputer sends out commands to drive the step-servo motor and bring along the ball screw rolling,then realizes turnover sports of the work piece.All of the above recommends in detail the overall structure,the working thesis and the original design of water jet stream numeric control blast peening rotoblast machine tool.Keyword:Shot blasting machine,Ultra high pressure water jet,Stepper motor,Ball screw, Rolling guide sleeve目录1 绪论 (1)1.1 喷丸机概述及发展现状 (1)1.2 高压水射流加工技术 (1)1.3 高压水射流数控机床 (3)1.3.1 高压水射流喷丸机工作原理 (4)1.3.2 高压水射流喷丸机床系统组成 (4)1.3.3 高压水射流喷丸机床的设计任务 (5)2 传动部件的设计计算及校核 (6)2.1 滚珠丝杠副基本结构与特点 (6)2.1.1 滚珠丝杠副的组成 (6)2.1.2 滚珠丝杠副的基本结构 (7)2.1.3 滚珠丝杆副传动的特点 (8)2.1.4 典型滚珠丝杠螺母副的结构 (8)2.1.5 轴向间隙的消除 (10)2.1.6 滚珠丝杠的安装与支承 (12)2.2 运动支架滚珠丝杠副副的选型计算 (13)2.3 喷头支架滚珠丝杠副的选型计算 (27)2.4 滚珠丝杠副的润滑、防护和密封 (28)2.4.1 润滑 (28)2.4.2 防护 (29)2.4.3 密封 (29)3 滚动直线导套副的选择计算 (31)3.1 滚动导套副的基本结构 (31)3.2 滚动导套副的结构形式 (31)3.3 滚动导套副的特点 (32)3.4 滚动导套副选型计算 (32)3.5 导轨防护罩 (34)4 专用夹具及其配套组件设计 (36)4.1 专用夹具的组成及特点 (36)4.2 夹具的选型设计 (36)4.3 主轴前端头部夹持形式的设计 (37)4.4 蜗轮、蜗杆减速机构设计计算 (37)5 结论 (43)参考文献 (43)致谢 (45)1 绪论1.1 喷丸机概述及发展现状喷丸强化加工因其具有提高金属构件抗疲劳性能和抗应力腐蚀能力的优点而得到广泛的应用。
高压水射流清洗设备的动态模拟与优化设计
高压水射流清洗设备的动态模拟与优化设计一、介绍高压水射流清洗设备是一种使用高压水射流来清洗不同表面的工具。
它可以用于清洗建筑物外墙、桥梁、油漆脱落的表面、管道清洗等多个领域。
本文将探讨高压水射流清洗设备的动态模拟与优化设计。
二、动态模拟在设计高压水射流清洗设备之前，需要进行动态模拟。
动态模拟是通过使用计算机软件对设备进行模拟，以便更好地了解水射流的行为和效果。
首先，我们需要确定参数，如水压、喷头类型和角度、水流速度等。
然后，使用计算机模拟软件，将这些参数输入其中，并根据模拟结果进行调整和优化。
通过动态模拟，我们可以观察水射流的行为，并预测设备在不同条件下的效果。
例如，我们可以模拟不同水压下的射流速度和清洗效果。
这有助于我们了解在实际应用中，如何优化设备的设计以达到最佳效果。
三、优化设计基于动态模拟的结果，我们可以开始进行优化设计。
优化设计旨在改进设备的性能和效率，以提高清洗效果和节省资源。
以下是几个优化设计的方向：1. 喷头设计：喷头是高压水射流清洗设备的关键组件之一。
通过优化喷头设计，如改变喷头的角度、孔径和形状，可以获得更高的喷射速度和更好的清洗效果。
同时，还可以优化喷头的结构，以减少水流的波动和散射，提高清洗的目标准确性。
2. 水压控制：水压是高压水射流清洗设备的另一个重要参数。
通过优化水压控制系统，可以实现精确的水压调节，以适应不同清洗任务的需求。
这将提高清洗效果，并防止因过高水压而对目标表面造成损坏。
3. 水流速度控制：水流速度直接影响着清洗效果。
通过优化流量控制系统，可以实现精确的水流速度调节。
这将确保水射流能够在不同表面上均匀分布，并完全清洗目标区域。
四、结论高压水射流清洗设备的动态模拟与优化设计对于提高清洗效果和设备性能至关重要。
通过动态模拟，我们可以更好地了解水射流的行为和效果。
通过优化设计，我们可以改进设备的性能和效率，并提高清洗效果。
这将为各个领域的清洗任务带来更好的结果和经济效益。
高压水切割喷嘴的研究_王洪伦
的困难 。
( 2) 射流流量 Q。压力一定时 , 喷嘴出口截面
积就决定了射流流量 , 从式子可以推出 , 半径越大越
好 , 但由于种种原因 , 半径不能无限制地大 。
( 3 ) 横 移 速 度 u。由
式 ( 10 ) 可以看出 , 当横
移速度增加时 , 射流的平
均冲击压力将减小 , 因此
切割深度将会减小 , 但其
1 喷嘴直径和结构型式
111 喷嘴直径对射流的影响
压力一定 , 喷嘴直径
越大, 即 水射流 流量 越
大 , 水射流就具有较高能
量 , 切割物料越容易 。若
功率足够, 喷嘴 直径 增
大 , 切深将增加 ; dn 过大
时 , 若功率不足 , 切割压
力势必下降 , 相应的磨粒 速度也下 降, 使 切深 减
dn —喷嘴直径 ; v—喷嘴横移速度 。
实际工程中 dn 的选择是很复杂的 , 不仅要和其
它条件 (如功率 , 磨料流量 , 粒度等 ) 相匹配 , 还 要考虑加工要求 , 如是精密切割还是一般切割等 。实 践中可按经验先取大致范围 , 再根据加工条件与要求 经试切后进行选择 。 112 喷嘴结构型式对射流的影响
0 引言
喷嘴是高压水射流设备形成水射流工况的直接元
件 , 喷嘴的好坏直接影响到切割效果 , 进而影响到系
统的其它各个部分 。在整个水射流设备中 , 由高压软
管送过来的水经过喷嘴从高压低速转化为低压高速冲
击物料表面 , 通过水射流的冲击作用 、动压力作用 、
脉冲负荷引起的疲劳破坏作用以及水楔作用破坏物
时又会使其发生高温转变 (金刚石在 1400°C 时碳
化 ) , 因而金刚石不易被采用 。而红宝石 (即人造刚
高压水射流 标准
高压水射流标准高压水射流是一种非常有效的清洗工具，可以通过将水加压至很高的水平，并通过喷嘴将水以高速喷射出来，以清洗各种表面。
高压水射流技术已经广泛应用于各个行业，如建筑工地清洗、道路清洗、汽车表面清洗等。
相较于传统的清洗方法，高压水射流具有以下几个明显的优点。
首先，高压水射流具有更高的清洁效果。
由于水的高速喷射，可以更加彻底地去除污垢和污染物，清洗效果更加明显。
不论是建筑物表面的油渍、污垢，还是汽车表面的泥巴、尘垢，高压水射流都可以快速有效地将其清除。
其次，高压水射流非常安全环保。
与使用有毒化学清洁剂相比，高压水射流不会产生任何有害的化学物质，对环境和人体健康无害。
而且，高压水射流可以迅速清洗，不仅减少了工作时间，还可以减少人为因素对环境的污染。
第三，高压水射流非常经济节能。
高压水射流的清洗效果非常好，可以减少清洗时间和次数，节约成本。
同时，高压水射流喷射的水流相对较少，可以减少水的消耗，达到节能的效果。
高压水射流的原理非常简单，主要包括水泵、压力容器、喷嘴等组成。
首先，水泵将水抽出，并通过压力容器将其加压。
然后，高压水通过喷嘴喷射，形成高速水流，用于清洗。
喷嘴的设计会影响喷射效果，一般来说，喷嘴口径越小，水流速度越高，清洁效果越好。
当然，在使用高压水射流时，我们也需要注意一些安全事项。
首先，应戴好防护眼镜和手套，避免水流带来的伤害。
其次，要确保水源的稳定供应，以免影响清洗效果。
此外，在清洗高压水射流时，应远离敏感区域，以免对周围环境产生影响。
总的来说，高压水射流是一种非常优秀的清洗工具，具有高效、安全、环保、经济节能等优点。
随着科技的不断发展，高压水射流技术也在不断完善，应用范围也在不断扩大。
相信在未来，高压水射流将会在各个领域有更加广泛的应用。
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高压水射流流线型喷嘴正交试验与仿真研究
1.试验分析
如图1所示为流线型喷嘴结构图，其主要几何参数：入口和出口外直径D1和D2，入口和出口内直径d1和d2，总长度L，过渡圆角直径d以及过渡圆角直径和总长度之比d/L（即过渡比）。
根据流线型喷嘴结构设计的主要几何参数以及实际工程应用情况，确定流线型喷嘴参数如表1所示，过渡比如表2所示。
2.正交试验设计
流线型喷嘴过渡段起到稳定水射流的作用，过渡比直接影响水射流的动压力、流速以及紊流规律。
针对不同进口压力、不同过渡比，以流线型喷嘴水射流的动压力值、流速值和紊流值大小为指标设计正交试验，如表3所示，正交试验表记录14种流线型喷嘴模拟试验顺序和结果，其中n表示第几次大试验，（n）表示在大试验下的第几次小试验，R代表试验结果，R（n，x）代表第n次大试验下得到的动压力值，R（n，y）代表第n次大试验下得到的流速值，R（n，z）代表第n次大试验下得到的紊流值。
3.数据处理
按正交试验表对喷嘴流场进行仿真试验。
根据试验数据绘制过渡比与各个结果指标在不同进口压力值下的关系曲线，包括出口界面动压力值曲线和监测界面动压力值曲线、出口界面流速值曲线和监测界面流速值曲线、出口界面紊流值曲线和监测界面紊流值曲线等。
1.动压力随过渡比变化规律
（a）出口界面
图a
（b）监测界面
图b
2.流速随过渡比变化规律
（c）出口界面
图c
（d）监测界面
图d
3.紊流随过渡比变化规律
（e）出口界面
图e
（f）监测界面
图f
4.数据分析
由动压力随过渡比变化规律图知，出口界面在进口压力为60、80、100MPa，过渡比为0~0.3时，动压力值随过渡比增大而增大，并且具有良好的线性关系；过渡比为0.3~1.3时，动压力值不随过渡比变化，并且进口压力值越大，出口界面动压力值越大。
对于20MPa和40MPa 2种工程进口压力，喷嘴过渡比为0.4时动压力出现峰值，其中进口压力为40MPa时得到的射流比进口压力为80MPa 时得到的射流动压力更大。
在中低压时，监测界面动压力随过渡比变化规律和出口界面相似，在进口压力为100MPa的超高压力下，监测界面动压力与过渡比之间没有良好的线性关系，随着过渡比的变化动压力出现波动，在过渡比为0.4时出现波峰，在过渡比为1.0时出现波谷，监测界面水射流动压力不稳定。
由流速随过渡比变化规律图知，出口界面在不同工程进口压力，喷嘴过渡比为0~0.3时，流速随过渡比的变化呈线性规律；过滤比为0.3~1.3时，流速不随过渡比变化，并且进口压力值越大，出口界面流速值越大。
当进口压力为20、40、60、80MPa时，监测界面流速随过渡比变化规律和出口界面类似，随着距离的增加流速逐渐下降，进口压力为20、60MPa流速等值线云图如图c、d所示。
但是工程进口压力达到100MPa的超高压下，监测界面流速值与过渡比间关系不确定，随着过渡比的变化流速值出现波动。
由紊流随过渡比的变化规律图知，进口压力为20MPa和40MPa时，出口界面紊流值随过渡比的变化有微小波动，进口压力为低压时得到的水射流动压力和流速相对较小，不易造成紊流。
在进口压力为60、80、100MPa时，出口界面紊流值随过渡比的变化出现很大的波动，在过渡比为0.3、0.4、0.9、1.2处出现波谷，波峰出现的位置并不一致，且呈现多个峰值。
监测界面紊流随过渡比变化规律和出口界面类似，在进口压力为20MPa和40MPa时，随过渡比的变化均有较小波动，水射流的集束性还较好。
在进口压力为60、80、100MPa，过渡比为0时均有峰值，没有过渡圆角稳定的水射流在喷嘴射出后极易发生紊乱，集束性不好，在过渡比为0.3、0.4、0.9和1.2时，与出口界面的紊流情况保持一致，紊流值较小，这几种过渡圆角的喷嘴在中高压时对水射流的稳定效果较好。
5.正交试验结论
通过正交试验的方法对流线型喷嘴过渡段进行参数化设计并对流场水射流的各项特性进行模拟仿真，得到了不同工况下喷嘴过渡段设计参数和工程进口压力值的最优组合，并得出一下主要结论：
（1）具有收缩段、过渡段以及平直段的流线型喷嘴对水射流具有良好的稳定作用，经过过渡段稳定的水射流具有相对集中、扩散较少、流速高、
径向动压力值大等特点。
（2）正交试验结果表明：流线型喷嘴工程进口压力为40MPa、过渡比为
0.4时，得到的水射流较其他过渡比和工程进口压力参数组合集束性
好，动压力值和流速值大，紊流值小。
（3）试验结果表明：工程进口压力值为40MPa，流线型喷嘴过渡比选取
0.4时能得到最优的射流流速，水射流喷射距离最大。