基于FLUENT的喷气织机主喷嘴气流场分析

2020年22期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application基于FLUENT 对气动喷砂喷嘴的设计与仿真武宾宾1，黄家永2，王莹1（1.北京沄汇智能科技有限公司，北京100744；2.贵州黔西中水电有限公司，贵州毕节551514）引言喷嘴作为喷砂机砂料加速的重要元件，直接影响了喷砂作业的工作效率。

目前，大多数研究是提高喷嘴的工作效率的研究，即提高砂料喷射速度的研究。

文献[1]使用Fluent 软件对不同收缩角喷嘴进行了模拟仿真。

文献[2]通过对喷嘴的收缩段不同截面弧形建立气体流动的数学模型，然后通过有限元软件分析计算。

文献[3]利用FLUENT 软件对喷嘴的收缩段、喉部及扩散段的参数进行了对比分析。

文献[4]利用Fluent 有限元分析软件研究了不同类型的喷嘴内外流场特性，获得了流场压力和速度的分布规律。

目前常用的喷嘴有直筒型、文丘里型、方型喷嘴等不同类型的喷嘴对流体特性都会产生较大的影响，这一必然会影响清理效率和基体表面的力学性能。

在相同前提下，本文提出了一种新型扁形喷嘴，并借助FLUENT 进行仿真。

1砂料轨迹与碰撞的理论描述1.1连续性方程根据质量守恒定律，流场中任意形状的一个控制体中流体质量对时间的变化率与流经该控制体表面的净质量流量在数值上完全相等。

1.2颗粒轨道模型Fluent 中的离散相模型欧拉-拉格朗日方法，该方法把流体相看做是连续相，从而可以直接纳维-斯托克斯方程求解，而离散相则是通过计算流场中大量的粒子或液滴在连续相的作用下的运动得到的。

基于欧拉-拉格朗日框架也就意味着离散相颗粒相对比较少，颗粒与颗粒之间的作用力以及颗粒对连续相的反作用力也就忽略不计，在Flu -ent 离散相轨道追踪中，要求离散相的体积分数要小于10~12%，这样也就可以忽略颗粒之间的相互作用[5]。

2创建几何模型与网格划分本扁形喷嘴的内部构造收缩段、喉段和扩张段三段。

基于FLUENT的喷管引射器的流场分析摘要：锅炉自吸式取样器是一种不需要动力，自动取灰的装置，其关键部分为一个拉法尔喷管引射器。

对锅炉自吸式取样机的工作原理进行分析，建立了简化的物理模型，并利用Fluent 通用软件对引射器进行数值模拟，结果表明，该喷管引射器内流场压力与速度分布情况与实际相符，其值均在合理范围。

为锅炉自吸式取样器引射器的优化设计和现场调试提供了理论依据。

0 引言飞灰含碳量是电厂燃煤锅炉运行的主要技术经济指标之一，也是运行人员判断锅炉运行好坏和煤耗高低的一项重要指标，锅炉飞灰含碳量的大小直接影响锅炉效率。

锅炉自吸式取样器在一些电厂得到了应用，但目前很少有对喷管引射器流场数值模拟方面的研究。

本文在分析其引射原理的基础上，建立引射器的简化模型，模拟引射器的流场变化，研究了烟气流量的变化规律，为锅炉自吸式取样器引射器的优化设计和现场调试提供理论基础。

1 锅炉自吸式取样器工作原理锅炉自吸式取样器结构示意图如图1 所示。

被吸喷嘴连接到锅炉尾部烟道，尾部烟道内是负压，外界常压空气从缝隙流入混合室，在混合室内空气与锅炉烟气混合，然后进入扩散室，在扩散室中，压力经过速度转换一直升高到终压，最终混合气体进入旋风分离器，分离出锅炉烟灰。

图1-1 锅炉自吸式取样机结构示意图喷管引射器内部流场实际过程十分复杂，主要包括湍流造成的两种流体间的剪切、卷吸作用，以及烟气、空气混合过程中边界层与壁面间复杂的相互作用；再加上粘性干扰、分离涡、真实气体效应等物理现象，使得这一过程更加复杂，一般理论计算难以得出结果。

本论文忽略了烟气中烟灰对流场的影响，只进行流场的数值模拟。

2 模型建立以某锅炉厂的锅炉自吸式取样机为研究对象，建立了其物理模型，简化的物理模型如图2所示。

图2-1 碰嘴引射器的模型锅炉自吸式取样器引射器性能分析对于整个系统的设计和运行起着至关重要的作用。

尽管在实际工作中取样器内部流体成三维流动状态，但由于烟气与空气的热、质交换主要发生在喷嘴出口下游，且烟气相对于空气的入口速度较小、流动比较均匀。

喷气织机主喷嘴的局部结构优化及喷射性能分析的开题报告一、课题背景与意义：喷气织机作为一种重要的织机设备，在纺织行业中有着广泛的应用。

目前，喷气织机生产中存在着织造速度过慢、织物品质低下等问题，其中主要源于喷气织机主喷嘴的设计不够优化，喷射性能不稳定。

因此，通过对喷气织机主喷嘴的局部结构进行优化，提高其喷射性能，既可以提高织造速度，也可以提高织物品质，具有重要的现实意义。

二、研究内容和目的：本研究的主要内容为喷气织机主喷嘴的局部结构优化及喷射性能分析。

具体包括以下几个方面：（1）分析喷气织机的基本工作原理，了解主喷嘴的结构特点及喷射性能的要求；（2）对喷气织机主喷嘴的局部结构进行优化设计，运用计算机技术对优化结果进行模拟分析；（3）通过实验对比，验证优化设计结果的正确性和优越性；（4）对优化后的主喷嘴进行喷射性能分析，评估其在实际应用中的表现。

三、研究方法和技术路线：本研究采用了如下研究方法和技术路线：（1）文献调研和分析：通过对喷气织机、主喷嘴等相关文献的调研和分析，对研究对象进行全面深入的认识，为后续研究提供理论支撑和实验依据；（2）数值模拟分析：通过运用计算机辅助设计软件，对喷气织机主喷嘴的局部结构进行优化设计，并进行数值模拟分析，为优化结果提供初步的验证；（3）实验研究：通过搭建实验平台，进行对比实验，验证优化设计结果的正确性和优越性；（4）数据处理和分析：通过对实验数据的处理和分析，评估优化结果，并对其喷射性能进行深入分析。

四、预期成果与创新点：本研究的预期成果包括：（1）喷气织机主喷嘴局部结构的优化设计方案，满足喷气织机的织造速度和品质要求；（2）基于数值模拟和实验验证的优化结果，可靠性高，实用价值大；（3）对喷气织机主喷嘴喷射性能的深入分析，为喷气织机技术的发展提供参考。

本研究的创新点主要在于：（1）利用计算机技术进行数值模拟分析，提高优化效率和准确性；（2）结合实验验证和深入分析，更科学地评估优化设计结果的可行性和有效性；（3）为喷气织机技术的发展提供新的创新思路和方法。

西安工程大学学报Journal of Xi'an Poly technic Univer sity　第22卷第4期(总92期)2008年8月Vo l.22,N o.4(Sum.N o.92) 文章编号:1671-850X(2008)04-0424-03喷气织机主喷嘴的流场分析王贯超,杨　昆,梁海顺(西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048)摘要:采用流体动力学软件NUM ECA对喷气织机主喷嘴的气流流场进行了数值模拟,揭示了导纱管内不同截面上气流速度的分布,并对主喷嘴内部气流的轴向动压和马赫数分布进行了分析.结果表明,利用数值模拟研究主喷嘴流场特性方便、快捷,且精度也较高.关键词:主喷嘴;数值模拟;N UMECA;喷气织机中图分类号:TS103 文献标识码:A0　引　言喷气织机高速化的原因主要在于高速气流引纬.目前大多数喷气织机均采用异形筘加接力辅助喷嘴的引纬方式,主喷嘴的高速气流把纬纱从静止状态加速到纬纱所需的飞行速度,并由筘槽内的主、辅喷嘴的合成气流把纬纱引过梭口.引纬流场的分布十分复杂,但纬纱引纬的飞行速度主要取决于主喷嘴出口风速[1],所以主喷嘴的射流特性对喷气引纬起着关键作用.研究主喷嘴的流场分布和特性,对于提高喷气织机的速度及引纬质量具有非常积极的意义.由于主喷嘴内部的结构比较复杂,尺寸较小,其内部气流属于三维湍流流动,而且还涉及到气固两相相互作用以及气流汇合等许多复杂情况,使得主喷嘴射流流场的理论研究及实验研究遇到很大困难.NUM ECA是由Num eca Inernatio nal公司开发的FINE系列软件组成,由于采用了近几年研发出的最先进技术,使其在计算速度、计算精度、所需计算机内存、使用方便程度、界面友好程度等方面都具有独特的优越性,因此成为目前国际上最优秀的计算流体力学(简称CFD,也叫数值模拟)软件之一.本文采用的FINE/H EXA软件包,包括前处理、求解器和后处理3个部分,其中前处理的网格生成器对于主喷嘴的网格生成速度和质量远高于其他软件.由于对主喷嘴气流流场的数值模拟费用低、耗时少、方便快捷,且精度高,因此通过数值模拟方法来分析、研究主喷嘴的流场分布和特性,不但可以为主喷嘴的实验研究和理论模型预测提供有力的支持,而且有助于主喷嘴结构的优化设计,并可有效地提高设计效率、降低设计成本.1　主喷嘴流场的数值模拟1.1　数值模拟条件采用了相对简单的单方程Spalart-Allm aras模型,模型中的输运变量在近壁处的梯度要比k-ε双方程模型中的小,这使得该模型对网格粗糙带来数值误差不太敏感.(1)　将整个三维计算域划分为多重网格数为3的1201806个全六面体非结构网格单元;(2)　纬纱入口总压P=101325Pa,温度T=293K; 收稿日期:2008-05-12 通讯作者:王贯超(1956-),男,河南省清丰县人,西安工程大学副教授.E-mail:fy w gc560606@163.co m(3)　高压空气进口总压P =200000Pa ,温度T =300K .为了确保喷气织机能以1000r /min 以上的高速正常引纬,必须使主喷嘴的出口风速接近或达到音速,所以主喷嘴常采取小喉部截面和加大长径比的导纱管结构设计,以使主喷嘴获得“高压力、小流量”的流场特性.1.2　主喷嘴内轴向动压和马赫数分布图1和图2分别为ZAX 型主喷嘴内部气流的轴向动压和马赫数数值模拟的分布云图. 图1　主喷嘴内部的轴向动压云图 图2　主喷嘴内部气流的轴向马赫数云图从图1可以看出,主气包的高压气流和引纬流道的低压气流在喷嘴芯的出口处汇合,形成一个锥形负压小区.在纬纱进口中,动压由小变大,直至锥形负压小区,这非常有利于纬纱被吸进纬纱通道.过了锥形区后,动压变化趋于稳定.由图2可见,主气包的高压气流经第一气室、整流槽、尾流区及亚音速加速区,在临界截面———喉部处达到音速,主喷嘴的喉部位于喷嘴芯头端的小直径长圆柱(低亚音速缓加速段[2])和导纱管内壁之间的圆环形缝隙处,此处的截面积大约为1mm 2,马赫数达到1.有资料[3]表明,当喉部截面小于2m m 2,气包静压高于0.2M Pa 时,喉部气流将达到音速.鉴于不同机型的主喷嘴结构和性能也不尽相同,仅通过拧进拧出喷嘴芯无法改变喉部截面积(本文采用的ZAX 型主喷嘴的环形柱状区的长度大约为5mm 左右,而喷嘴芯的缧纹为M8×0.5),因此也就无法通过调节喷嘴芯位置来达到改变主喷嘴出口风速的目的[3].图3　导纱管内径向气流速度曲线1.3　导纱管内不同截面速度分布图3所示为气流在导纱管不同截面中的速度分布曲线,从该图可以看出,气流在纱线的引射区截面上的速度波动较大,一般是管壁附近速度最大,轴心处较大,而管壁至轴心之间有一个速度最低谷值,这是由于引纬流道的低速气流与喷嘴喉部的高速气流在引射区汇交所至.在距引纬流道出口距离较远的纬纱加速区截面上速度分布曲线中,可以清楚地看到圆管湍流运动中的3个区域,即层流底层区、过渡区和湍流核心区.根据圆管湍流运动理论[4],层流底层区的厚度可近似按下式计算,即δ=30d /(Re λ),(1)式中　λ为湍流运动的沿程阻力系数,d 为圆管半径,Re 为流动雷诺数.相关资料[1]给出导纱管加速区中湍流速度沿半径分布实验方程v =v m -5.75v f lg (r 0/(r 0-r )),(2)式中　v m 为最大流速,v f 为阻力流速,r 0为圆管半径.由于主喷嘴内的气流雷诺数很大,所以层流底层很薄,并随流动距离而增大.导纱管内壁的粗糙度对层流底层有相当的破坏作用,对气流流动能量损失影响很大,所以必须保证主喷嘴导纱管内壁的光洁度.425第4期 喷气织机主喷嘴的流场分析另外,由于引纬流道的低速气流与喷嘴喉部的高速气流在引射区的汇交,使得引射区截面中的气流速度分布与加速区截面中的气流速度分布有着明显的不同,这一点在主喷嘴的设计与制造中应给予充分注意.1.4　导纱管出口的圆射流分布主喷嘴出口外的气流属于自由淹没圆射流,由于卷吸作用和扩散作用,结果使射流的能量沿气流的轴线方向损失而导致流速急骤下降.通常主喷嘴出口距钢筘的距离约有10m m ,为了确保引纬质量稳定,要求进入筘槽内的主喷嘴气流能量不能下降过多,这一特性在喷气引纬中必须给予十分重视.图4　主喷嘴射流速度分布云图图4是基于FLUEN T 的主喷嘴出口外的平面自由淹没射流特性的数值模拟速度分布云图[5],可以从图中清楚地看到射流的初始段和基本段.初始段内的射流核心区的气流速度为常数,内边界的区域呈锥形,长度约为5～6D ;基本段内自转折截面之后,射流中心轴线上的速度开始逐渐下降.射流中心沿程上任一点(距喷嘴出口距离s 处)的流速v s 可用下式[6]表示v s =v 0[(0.97/(as /r 0)+0.29],(3)式中　v 0为喷嘴出口处的流速,a 为喷嘴湍流系数,s 为被测点距喷嘴出口处距离,r 0为喷嘴出口处的截面半径.喷嘴湍流系数a 与主喷嘴的制造工艺有很大的关系,对主喷射流的衰减率及衰减率峰值的分布有着很大的影响.图5　纬纱的动态张力曲线2　实验研究图5所示供气压力为0.3M Pa 时,主喷射气流压力随测试距离两点间衰减的相关测试曲线.从图5中可以清楚看出,ZAX -e 型主喷嘴不仅气流压力随测试距离的衰减率要明显小于国产主喷嘴,而且衰减峰值点距主喷嘴出口的距离也明显大于国产主喷嘴[4],这样有利于射流尽可能多地射入异形筘槽内,对提高纬纱飞行速度、节约能耗是十分有利的.图5中的国产主喷嘴是仿制ZAX -e 型主喷嘴,但因其加工工艺差而造成气流集束性差和速度衰减快的现象.3　结　论(1)　当供气压力达到0.2M Pa 时,主喷嘴的喉部便可达到音速,考虑到沿程压力损失,可设置主喷嘴的供气压力≥0.25M Pa .在实际工作中,根据不同筘幅,可使主喷嘴的供气压力设置在0.25～0.35M Pa 之间.(2)　导纱管的引射区截面与加速区截面上的气流速度分布明显不同,引射区截面上气流速度沿半径变化更为复杂,速度波动幅度也很大.(3)　主喷嘴射流的衰减率存在一个峰值点,此峰值点与主喷嘴的结构及加工工艺有很大的关系,应当尽量延长衰减率峰值点距主喷嘴出口的距离.参考文献:[1]　张平国.喷气织机引纬原理与工艺[M ].北京:中国纺织出版社,2005.[2]　徐浩贻.喷气织机主喷嘴及主喷射气流特性的研究[J ].纺织科学研究,2001(1):48-51.[3]　严鹤群,戴继光.喷气织机原理与使用[M ].北京:中国纺织出版社,2006.(下转第436页)[3]　张玉萍,陆洵异.酶在羊毛漂白中的应用[J].武汉科技学院学报,2005,18(12):5-6.[4]　陈美云.羊毛双氧水-柠檬酸漂白工艺探讨[J].上海纺织科技,2002(1):31-32.[5]　陈美云.双氧水-尿素漂白[J].毛纺科技,1998(2):40-42.[6]　单瑛,滑钧凯,朱若英.羊毛过氧化氢催化漂白[J].天津工业大学学报,2001,20(1):14-17.[7]　魏玉娟,王俊杰.脱色工艺对紫羊绒染色性能的影响[J].纺织学报,2007,28(11):85-88.[8]　姚穆,周锦芳,黄淑珍,等.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,1990.Application of protective auxiliary WSE tothe bleach of the chlorinated woolXU Cheng-shu1,X I NG J ian-wei1,RE N Yan1,RE N Shu-x ia2(1.Scho ol of T ex tile and M aterials,Xi′an Po ly technic U niver sity,Xi′an710048,China;2.Co lleg e of M a te rial Scie nce and Eng ineering,Do ng hua U niv ersity,Shanghai200051,China)A bstract:The w ool protective auxiliary WSE w as applied to the bleach of the chlo rinated w o ol,the pro cess of WSE w as o ptimized.The pro tective auxiliary WS E has effect of the sw elling and crosslinking on the w ool fabric.Through the test o f the breaking strength and the w hiteness of fabric,it demo n-strates tha t the WSE g reatly lessens the dam ag e to the w oo l during the bleaching and the w hiteness o f the fabric w as enhanced.Key words:w oo l protective aux iliary;chlorinated w ool;bleach编辑、校对:武　晖(上接第426页)[4]　王贯超,张平国.喷气织机主喷嘴气流性能测试与分析[J].棉纺织技术,2005(2):86-89.[5]　袁东栩,袁渊,冯志华.基于F LU EN T的喷气织机主喷嘴气流场分析[J].苏州大学学报,2007(2):14-17.[6]　钱汝鼎.工程液体力学[M].北京:北京航空航天大学出版社,1989.Analysis of flow field of the main nozzle of air-jet loomW ANG Guan-chao,Y A NG kun,L I AN G H ai-shun(Schoo l o f M echanical and Electrical Eng ineering,Xi′an P olytechnic U niv ersity,Xi′an710048,China)A bstract:The N UMECA of CFD is used to perfo rm the nume rical sim ulation fo r the flo w field of the main no zzle o f air-jet loom.The radial distributio n o f the flow velo city in the different section of the guide tube w as disclosed,and the distribution of the axis dynamic pressure and M ach number in the guide tube o f a main nozzle w as analysed.The result show s that the numerical simulation for the flow field of the main no zzle is a convenient and fast method,and also high degree of accuracy.Key words:main no zzle;numerical simulatio n;NUM ECA;air-je t loom编辑、校对:武　晖。

基于Fluent的喷气织机主喷嘴纬纱牵引力分析与计算路翔飞;冯志华;孙中奎;吕凡【摘要】针对实验方法无法获得导纱管内部各处纬纱牵引力的问题,为牵引力的理论分析与数值计算提供一种方法上的实现,将基于Fluent的主喷嘴流场数值模拟结果与相关文献的实验数值比较,得出了利用Fluent软件进行流场模拟的可行性.借助得到的主喷嘴导纱管内部流场的压力、速度及马赫曲线,可以得到主喷嘴导纱管内各处的纬纱牵引力.计算结果表明:纬纱在导纱管内所受牵引力随距离的增加而增大,在导纱管出口附近达到最大值;供气压力为0.2 ～0.4 MPa时,每增加0.1 MPa,纬纱总牵引力增加近1倍.%For some problems such as weft insertion force inside the thread tube couldn't be obtained by experiment, an approach is provided for calculating and analyzing the weft insertion force in this paper. A comparison has been made between the numerical simulation for the interior flow field of main nozzle and experimental values from previous documents. The compared results show that Fluent is feasible for the simulation of the flow field of air-jet main nozzle. According to the values of pressure, velocity and Mach number from simulated results, weft insertion force in the main nozzle can be calculated. The calculated results indicate that weft insertion force will increase with distance in the thread tube, and the maximum point is nearby the outlet of the thread tube; when the air supply pressure increases 0. 1 Mpa within the range of 0. 2 Mpa to 0.4 Mpa, weft insertion force increases nearly double.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2011(032)009【总页数】5页(P125-129)【关键词】喷气织机;主喷嘴;Fluent;纬纱牵引力【作者】路翔飞;冯志华;孙中奎;吕凡【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州205021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州205021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021【正文语种】中文【中图分类】TS101.2在引纬过程中，喷气织机主喷嘴中的高速气流将纬纱从静止加速至所需的速度，然后由主辅喷嘴合成的气流把纬纱引过梭口，完成引纬运动。

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
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。

基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 空气变形喷嘴流场模拟方法2.1 喷嘴流场模拟介绍2.2 基于fluent的模拟原理2.3 模拟精度和可行性分析3. 空气变形喷嘴结构优化设计3.1 结构参数影响分析3.2 设计目标及约束条件定义3.3 优化算法选择与应用4 实验验证与结果分析4.1 模拟结果验证方法与实验过程简介4.2 模拟结果与实验数据对比分析4.3 优化设计结果评估与讨论5 结论与展望5.1 研究总结与主要发现归纳5.2 研究不足及未来研究方向展望引言1.1 背景和意义在现代工程领域中，喷嘴广泛应用于液体或气体的喷射、混合和燃烧等过程中。

空气变形喷嘴作为一种常见的喷嘴类型，具有结构简单、喷射效果良好等优点，在航空、化工、环保等领域都有广泛应用。

随着科学技术的不断发展，对喷嘴流场行为及其结构特性进行深入研究和优化设计变得越来越重要。

通过准确模拟和分析空气变形喷嘴的流场特性，并进一步进行优化设计，可以提高其性能和效率，满足不同应用领域对喷嘴的需求。

1.2 结构概述本文旨在基于fluent软件开展空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计的研究。

文章将首先介绍空气变形喷嘴流场模拟方法的基本原理和可行性分析，然后探讨空气变形喷嘴结构参数对流场行为的影响，并定义设计目标和约束条件。

接下来，将选择合适的优化算法对空气变形喷嘴进行结构优化设计。

最后，通过实验验证和结果分析，评估优化设计效果并总结研究成果。

1.3 目的本研究旨在通过数值模拟和优化设计方法，探索空气变形喷嘴流场行为及其结构特性，并提出可行的结构优化方案。

通过本文的研究工作，可以为工程领域中空气变形喷嘴的设计与应用提供参考，以提高其性能和效率。

接下来将详细介绍空气变形喷嘴流场模拟方法，并阐述基于fluent软件的模拟原理。

2. 空气变形喷嘴流场模拟方法2.1 喷嘴流场模拟介绍在研究空气变形喷嘴的过程中，准确模拟其流场是非常关键的一步。

基于CFD的喷气织机辅助喷嘴流场分析谭保辉;冯志华;刘丁丁;唐银萍【摘要】To analyze the characteristics of the flow field of the auxiliary nozzle, a 3-D model of the auxiliary nozzle is developed, and the analysis software Fluent based on computational fluid dynamics ( CFD) is used to digitally simulate the 3-D flow field of the auxiliary nozzle of an air-jet loom. The speed distribution curve and the pressure distribution curve on the central line of the actual flow speed at the exit of the auxiliary nozzle when the supple air pressure is 0. 28 MPa are obtained, along with the speed distribution at the exit of the nozzle under different supple air pressures. The results of computation show that when the supple air pressure is 0. 28 MPa, the maximum flow speed is 404 m/s at the nozzle exit where a negative pressure region is formed; and the flow speed at the nozzle exit increases gradually with the increase of the supple air pressure, which is increased by about 50 m/s for each 0. 1 MPa increment of supply air pressure. The comparison with experimental results of related documents shows that the numerical simulated results are in good agreement with the experimental ones of the flow field.%为研究辅助喷嘴的流场性质,建立喷气织机辅助喷嘴流场的三维模型,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent对辅助喷嘴流场的三维模型进行数值模拟,得到供气压力为0.28 MPa 条件下辅助喷嘴出口实际流速中心线上的速度分布曲线、压力分布曲线以及不同供气压力条件下辅助喷嘴出口的速度分布曲线.计算结果表明:供气压力为0.28 MPa 时,辅助喷嘴出口最大风速达404m/s,在辅助喷嘴出口出现了负压区；随着供气压力的增大,辅助喷嘴出口风速逐渐增大,供气压力每增加0.10 MPa,出口风速约增加50 m/s.通过与相关文献实验值的比较,证明了数值模拟方法和实验方法分析辅助喷嘴流场的一致性.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2012(033)007【总页数】6页(P123-128)【关键词】喷气织机;辅助喷嘴;CFD;Fluent;流场【作者】谭保辉;冯志华;刘丁丁;唐银萍【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏苏州 215021;苏州大学现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州 215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州 215021;苏州大学现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州 215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州 215021【正文语种】中文【中图分类】TS101.2由主喷嘴+辅助喷嘴+异型筘组成的气流引纬方式是喷气织机主要的引纬方式，在引纬过程中，辅助喷嘴担负着将纬纱接力送过梭口的重要任务；而辅助喷嘴的气耗量在正常引纬时占整机耗气量的75%左右，所以，为了提高生产率，降低能耗，研究辅助喷嘴的流场性质具有重要意义[1]。

基于FLUENT的吹雪车喷气管道气流场分析张积洪;刘端晓;刘继锋【摘要】Screw compressor is characterized with its exhaust stability,high exhaust pressure, quick exhaust flow and high exhaust temperatureAt present,considering the problems available on snow blower, a new snow blower with screw compressor being as gas source is designed.Accordingto the jetting air flow characteristics at air nozzle of the compressor and circular jet characteristics, a geometrical model for the air flow field of the pipes is established and meshed using fluid dynamics calculation software FLUENT, then numerical simulation for the field is carried out by adopting RNG-turbulence model,which provide reference for the design of snow blower and the rationality of design is verified,which results show that the snow blower designed could satisfy the operational requirements of blowing snow with its rational design.%螺杆压缩机具有排气稳定、排气压力高、排气流速高、排气温度高等特点,鉴于目前吹雪车采用存在问题,研究创新地将螺杆压缩机应用于吹雪车上作为吹雪车气源,采用流体动力学计算软件FLUENT根据压缩机喷气口喷射气流特性及圆形射流特点进行喷气连接管道气流场几何模型的建立和网格划分,采用RNG-湍流模型对吹雪车喷气管道气流场进行数值模拟,为吹雪车设计提供依据,对设计的合理性进行验证,结果表明吹雪车设计合理,满足吹雪作业要求.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】2页(P206-207)【关键词】吹雪车;FLUENT;压缩机;气流场【作者】张积洪;刘端晓;刘继锋【作者单位】中国民航大学航空自动化学院,天津300300;中国民航大学航空自动化学院,天津300300;武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言目前吹雪车主要有2 种：（1）由发动机带动鼓风机，吹冷风作业的吹雪车；（2）在载重汽车上安装一到两台喷气发动机，利用从发动机尾喷管喷出的大量高温、高速燃气，进行吹雪作业的吹雪车。

喷气织机辅助喷嘴流场分析及结构参数优化作为喷气织机的关键零部件,辅助喷嘴担负着将纬纱接力送过梭口的重要任务；而辅助喷嘴的气耗量在正常引纬时占整机耗气量的75%左右。

所以,为了提高生产率、降低能耗,研究辅助喷嘴的流场特性具有重要意义。

本文主要涉及以下几个方面的研究：第一章,对喷气织机辅助喷嘴气流引纬的过程、辅助喷嘴的结构、引纬所用气流的特性及课题的研究意义进行了论述。

第二章,运用流体动力学原理建立了喷气织机辅助喷嘴气流引纬流场的数值模型,建立了喷气织机辅助喷嘴气流引纬流场的几何模型,进行了网格划分,定义了边界属性。

第三章,运用Fluent软件对所建立的辅助喷嘴模型进行数值模拟,并将模拟结果与实验值对比分析,取得了一致性,验证了采用Fluent模拟喷气织机辅助喷嘴气流引纬流场的可行性。

第四章,运用Fluent软件对不同喷孔形状的辅助喷嘴进行数值模拟,并比较分析,得出了不同供气压力条件下的最优模型。

第五章,运用Fluent软件分析了入口直径、喷射角、过渡区长度、喷孔直径四个结构参数改变对辅助喷嘴流场特性的影响,在此基础上设计了正交试验方案,并对各正交试验方案做数值模拟,通过对数值模拟结果的对比分析,得出了一组具有较好气流性质的辅助喷嘴。

作者简介:周章根(1984—　),男,西南科技大学硕士研究生,研究方向为高压水射流。

基于Fluent 的高压喷嘴射流的数值模拟周章根,马德毅(西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳621010)摘　要:研究收缩型喷嘴在初始压力为100M Pa,出口直径为1mm 的情况下喷嘴流场的速度、压力、湍动能等物理量的分布规律。

选择不可压Reynolds 方程作为动量方程,利用Fluent 的SI M P LEC 算法进行求解,对收缩型喷嘴射流进行数值模拟。

结果表明:流体速度在喷嘴收缩段迅速增加,在离开喷嘴后出现等速流核区;流体动压在喷嘴收缩段增长快速,在等速流核区保持不变;仿真结果与理论推导相符合。

关键词:Fluent;喷嘴射流;Reynolds 方程;数值模拟中图分类号:TH12;TP6 文献标志码:A 文章编号:167125276(2010)0120061202Num er i ca l S i m ul a ti on of H i gh 2pressure Jet Nozzle Ba sed on Fluen tZHOU Zhang 2gen,MA De 2yi(Co ll ege ofManufacturi ng and Engi nee ri ng,Southwe st Uni ve rsity of Sci ence and Techno l o gy,M i anyang 621010,Chi na )Abstract:This p ap e r num e ri ca ll y s tud i e s the d is tri bu ti o n re gul a riti e s o f the p hys i ca l qua n tity o f ve l o c ity,p re ssu re ,rap i d ki ne ti c e ne rgya nd so on,i n the fl o w 2fi e l d o f the co n tra c ti ve no zz l e ,w hen the i niti a l p re s sure is p =100M P a and the o utl e t ou ts i de d i am e te r is 1mm.The i ncom p re s sib l e R e yno l ds e qua ti o n is t o se l ec ted a s the m om e ntum equa ti o n a nd the a l go rithm of S I M PLEC of F l uen t is u sed t o s i m ul a te the i n j e c ti o n s tream.The re sults show tha t the j e t ve l o c ity i nc re a se s qui ckl y i n the co n tra c ti ve se c ti o n o f no zz l e and a co re se c ti o n o f e qua l ve l o c ity is f o r m e d afte r the j e t depa rts fr om the no zz l e and the dynam i c p re s sure of j e t goe s up rap i dl y i n the con trac 2ti ve sec ti o n of nozz l e ,w h il e is s ta bl e i n the co re sec ti o n.The s i m ul a ti o n confo r m s t o theo re ti ca l a na l ys is.Key words:fl ue nt;i n j e c ti o n s tream ;re yno l d s 2a ve ra ge d na vi e r 2s t o ke s e qua ti o n;num e ri ca s i m ul a ti o n0　引言F LUE NT 是用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CF D 软件,它提供了κ-ε紊流模型等多种紊流模型,可根据具体的情况进行选择。