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喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计1韩启龙，马洋(第二炮兵工程大学 动力工程系， 陕西 西安 710025)摘要：喷嘴是产生高压水射流的关键部件，其结构形式对射流动力学性能有很大影响。
以圆柱形喷嘴为对象，进行喷嘴结构对高压水射流的影响分析及结构参数优化设计。
采用两相流计算流体力学模型进行喷嘴内外的射流流场分析。
为节省计算资源，在优化设计时引入Kriging 代理模型替代计算流体力学模型。
分别采用改进的非劣分类遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-II ）和基于分解的多目标进化算法（MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition, MOEA/D ）进行单目标和多目标优化设计。
研究结果表明：直线型喷嘴总体性能较优，凹型喷嘴次之，凸型喷嘴性能最差。
以直线型喷嘴为设计对象，以射流初始段长度和流量为目标，得到了单目标和多目标优化设计结果，单目标优化时，两个指标较基准外形分别提高14.71%和27.56%。
多目标优化时，优化得到的半锥角处于[15.4 , 89.8 ]区间上。
基于代理模型和进化算法的全局优化方法在进行喷嘴的优化设计时是有效的。
关键词：高压水射流；喷嘴；全局优化；两相流；代理模型；MOEA/D 中图分类号：V411 文献标志码：A 文章编号：Influence of nozzle structure on high pressure water jet andoptimization design of nozzle structure parameterHAN Qilong, MA Yang(Second Artillery Engine ering University, Xi’an 710025, China ）Abstract : Nozzle is the crucial component used to generate high pressure water jet, and its structure form has large influence on dynamic performance of high pressure water jet, so the influence of nozzle structure on high pressure water jet is analyzed, and the optimization design of nozzle structure parameter is implemented in this paper. Two phase flow computational fluid dynamics model is employed to analyze flow field. The Kriging surrogate model is used to replace the computational fluid dynamics model in the process of optimization design for reducing the computational resources. The Nondominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition (MOEA/D) are respectively employed to carry out single and multi objective optimization design. The research results were summarized as follows. First, the general capability of line-form nozzle was the best, then the concavity-form nozzle, and the protruding-form nozzle has the worst capability. Second, the single and multi objective optimization design of line-form nozzle was implemented, in which core zone length and mass flux of water jet were taken as optimization objectives. Compared to the baseline, the two indexes increased by 14.71% and 27.56% respectively after the single objective optimization. The optimal semi-cone angle after multi objective optimization located on [15.4 , 89.8 ]. Third, the global optimization algorithm based on surrogate model and evolutionary algorithm was proved to be effective. Key words: high pressure water jet ；nozzle ；global optimization ；two phase flow ；surrogate model ；MOEA/D1收稿日期：2015-11-20基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（E031303）第二炮兵工程大学科研基金青年项目（2015QNJJ034）作者简介：韩启龙（1979－），男，甘肃宁县人，硕士，副教授，E-mail ：longfeng.061106@马洋（通讯作者），男，湖南澧县人，博士，讲师，E-mail ：mldy0612@由于具有清洗质量好、清洗速度快、绿色环保、安全性能高等优点[1]，高压水射流在固体发动机推进剂的清洗和切割中具有很好的应用前景[2,3]。
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。
DOI: 10.19289/j.1004-227x.2019.24.008正交试验法优化聚酰亚胺表面喷涂有机硅涂层的工艺参数王凯*，陈萌炯，符春娥，徐晓炯，王训春，陆剑锋（上海空间电源研究所，上海 200245）摘要：为了实现太阳能电池基板对原子氧的防护功能，以涂层表观形貌、最低厚度和厚度一致性作为质量评价指标，通过正交试验考察了几个主要的喷涂工艺参数对在聚酰亚胺表面制备有机硅涂层的影响。
结果表明，喷嘴运行速率越快，涂层越薄；行间距越小，涂层厚度越均匀；空气压力越高，涂层表观形貌越好，但厚度一致性越差。
经过第二次正交试验验证，得出优化的工艺参数为：喷嘴运行速率 70 ~ 130 mm/s，雾化压力 0.36 ~ 0.54 MPa，空气压力 0.24 ~ 0.33 MPa，喷涂距离 140 ~ 200 mm，行间距 18 ~ 21 mm。
在上述条件下可制得厚度为 40 ~ 140 μm 的合格涂层。
关键词：太阳能电池；聚酰亚胺；有机硅涂层；喷涂；正交试验；形貌；厚度；均匀性中图分类号：TB21文献标志码：A文章编号：1004 – 227X (2019) 24 – 1357 – 06Optimization of process parameters for spraying silicone coating on polyimide surface by orthogonal method// WANG Kai*, CHEN Meng-jiong, FU Chun-e, XU Xiao-jiong, WANG Xun-chun, LU Jian-feng Abstract: To achieve a protection for solar panel to atomic oxygen, some factors affecting the preparation of siliconecoating on the surface of polyimide by spraying were studied by orthogonal method with the morphology, minimumthickness, and thickness uniformity as evaluation indicators. The results showed that the faster the nozzle running speed was,the thinner the coating was. The reduction of line spacing facilitated the uniformity of coating thickness. The higher the airpressure was, the better the morphology was, but the worse the thickness uniformity became. The optimal process parameterswere obtained based on the second-time orthogonal test as follows: nozzle running speed 70-130 mm/s, atomization pressure0.36-0.54 MPa, air pressure 0.24-0.33 MPa, spray distance 170-200 mm, and line spacing 18-21 mm. The thickness of thecoating prepared thereunder was 40-140 μm. Keywords: solar cell; polyimide; silicone coating; spraying; orthogonal test; morphology; thickness; uniformity First-author’s address: Shanghai Institute of Space Power Sources, Shanghai 200245, China当航天器处于低地球轨道运行时，受空间环境中原子氧及辐照作用，其太阳能电池基板表面的聚酰 亚胺(PI)材料会遭到侵蚀[1]。
正交法下的电弧喷涂工艺参数优化吕游【摘要】以铝合金作为基材进行电弧喷涂试验,采用正交试验法,对整个喷涂和工艺过程进行模拟仿真.利用正交试验法,讨论如何设置喷涂过程中的喷涂电压、喷涂电流、喷涂距离和喷涂气压才能得到最优的涂层性能.通过对综合评价指标的极差分析,得到各工艺参数对涂层性能的影响程度,从因素水平影响趋势图中分析得到了最优的工艺参数组合方案.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2015(042)003【总页数】4页(P376-379)【关键词】电弧喷涂;正交试验;综合评价法;工艺参数【作者】吕游【作者单位】天津大学管理与经济学部【正文语种】中文【中图分类】TQ050.6电弧喷涂是将被喷涂材料制作成两个电极，在很高的电弧能作用下进行熔化，形成微熔滴，利用高速压缩空气将其喷射到工件表面的一种技术。
电弧喷涂技术也叫热喷涂技术，兴起于20世纪，在表面工程领域得到了极大的发展[1]。
此后，电弧喷涂技术逐渐向着高精度、高自动程度的方向发展。
在电弧喷涂的过程中，不同的工艺参数对涂层的组织和性能的影响极大且复杂，所以如何选择比较优的工艺参数组合是一个亟待解决的问题。
由于含铝的合金具有重量轻、成本低廉、抗腐蚀性能好的特点[2，3]，笔者以铝合金作为基础材料，进行不同工艺参数下涂层的制备。
通过正交分析方法研究不同工艺参数对涂层性能的影响。
1 电弧喷涂技术1.1 电弧喷涂技术的优点进行电弧喷涂时，微熔滴的温度高、速度快，因此喷出的粒子具有很大的动能和热能，能较好地粘附在材料表面，达到需要的结合强度(强度可达到25MPa)。
电弧喷涂的工作效率高，其生产率与喷涂电流有关，通过实践证明，喷涂时的工作电流若为305A，则喷锌可达28kg/h、喷铝可达18kg/h，比火焰喷涂的效率要高出3～5倍左右[4，5]。
节能是电弧喷涂较突出的另一个优点，其能源费用一般只有火焰喷涂的0.1～0.2倍。
由于空气是不易燃烧的气体，所以安全性也有所增加。
基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化孙浩;栾锋;冯乐乐;赵鹏;陈萧阳;张军【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2024(48)1【摘要】抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。
通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。
基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数:进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。
按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。
在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。
【总页数】9页(P122-130)【作者】孙浩;栾锋;冯乐乐;赵鹏;陈萧阳;张军【作者单位】国能朔黄铁路发展有限责任公司物流分公司;国能铁路装备有限责任公司沧州机车车辆维修分公司;北京建筑大学北京市建筑安全监测工程技术研究中心【正文语种】中文【中图分类】TH137;TB126【相关文献】1.基于正交优化法的抗射流侵彻水夹层间隔靶结构优化2.基于正交试验法的铝合金铣削试验及建模研究3.基于正交试验的高压X形密封圈结构优化4.基于正交试验的新型混凝土喷嘴结构优化研究5.基于交互正交试验法的喷嘴结构数值分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于正交试验法的脉冲除垢系统的优化虞斌;邓昂;涂善东【摘要】为了使应用于炭黑急冷器中的新型脉冲除垢系统达到更好的除垢效果,通过正交试验和数值模拟的方法,以换热管壁面峰值压力作为评价指标,分析了喷吹压力、喷吹距离、喷嘴直径和喷吹时间对除垢性能的影响.得到了影响除垢效果因素的主次顺序依次是喷吹压力、喷吹时间、喷嘴直径和喷吹距离;在所选取的水平范围内,当喷吹压力为2.0MPa,喷吹时间取0.2 ～0.3 s,喷嘴直径为7.5 mm,喷吹距离为40 mm时,脉冲除垢系统能取得较好的效果.所得到的分析结果为脉冲除垢系统的设计优化提供了理论依据,为炭黑急冷器的工程化安全应用奠定了基础.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2015(033)001【总页数】6页(P42-47)【关键词】急冷器;除垢;正交试验;数值模拟【作者】虞斌;邓昂;涂善东【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816;华东理工大学机械与动力工程学院,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5[研究·设计]从高温裂解炉排出的炭黑烟气中含有未完全充分燃烧的炭黑颗粒，而炭黑粒子有很强的黏附性，在流经急冷器内换热管的时候，极易黏附在管壁上，并且积灰程度在短期内迅速增长，逐渐趋于平衡，若不及时清除这些灰垢，不仅会降低换热效率，严重时还会造成管道堵塞，影响整条炭黑装置的正常运行。
基于这种特殊情况，南京工业大学虞斌等[1]研究出一套新型的脉冲除垢系统。
现本文在之前的研究基础上[2]，对这套系统进行进一步的优化，使之能达到更优的除垢效果。
1.1 除垢系统结构简介图1所示为本文所要研究的新型脉冲除垢系统结构图。
脉冲除垢系统安装在换热管出口端。
蒸气导管1为一环形弯管，内环和外环分置在不同平面上，这样既可减少所占空间，又可防止凝结水在蒸气导管内形成。
内环管和外环管上连接很多支管2，每一排换热管对应着上下2根支管。
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b2.流速随过渡比变化规律（c）出口界面图c（d）监测界面图d3.紊流随过渡比变化规律（e）出口界面图e（f）监测界面图f4.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。
