液固外循环流化床内喷嘴对流场影响的数值模拟刘燕;陈赫宇;周千淅;张少峰;王智【摘要】喷嘴是影响液固外循环流化床内颗粒循环的关键部件.应用STAR CCM+软件,基于Realizable κ-ε湍流模型和壁面函数法,采用SIMPLE算法对压力和速度场进行耦合求解,讨论了喷嘴位置与口径比对速度、压力、湍动能以及涡强分布规律的影响.结果表明,喷嘴口径比是影响压力、射流中心速度、阻力大小的关键因素,当喷嘴口径比为0.375时,压降最小,且阻力较小,利于流体循环.流体经喷嘴喷出后,因射流区速度梯度较大而产生剪切力,形成涡旋,当喷嘴安装位置为0 mm时,涡旋达到最大,卷吸力最强.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】6页(P68-73)【关键词】STAR CCM+;外循环流化床;喷嘴;口径比;数值模拟【作者】刘燕;陈赫宇;周千淅;张少峰;王智【作者单位】河北工业大学海洋科学与工程学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;天津大学化工学院,天津300072;河北工业大学海洋科学与工程学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TQ051.1流化床技术已广泛应用于化工、机械、原子能源、材料制备、冶炼金属、环保工业、污水处理等诸多领域[1-4]，而循环流化床换热器在化工行业中的应用尤为突出．在传热的过程中，换热设备接触表面一般都会引起不同程度的结垢现象，其中对涉及蒸发工艺的加热过程影响较为严重，例如制盐、制糖、造纸等工业过程，壁面结垢后会大幅度消减传热效果，明显增加能耗，导致质量以及产量下降，有时甚至导致设备无法正常运转．张利斌等[5]通过在蒸发管内安装几组可做往复运动的弹簧用来除垢，但在换热器中主要是运用加入固体颗粒的方式来除垢，颗粒随着液体的运动而运动，运动过程中颗粒与换热器管壁发生碰撞，从而使管壁上堆积黏附的污垢松动后随着流体一起排出管箱，可以看出颗粒的流动状态以及颗粒的分布就显得尤为重要，颗粒能否正常循环，压降等是重要的影响因素．由于设备运行时换热管箱的阻力过大，导致压降较大，动力不足，严重影响了设备的正常运行，所以在三通管处加入喷嘴，喷嘴的安装位置以及口径比对流场都会有影响，合理的安装位置以及口径比，可使喷嘴本身造成的压降较小，同时喷嘴对下降段水流的卷吸力最大，王利文等[6]在超音速粉碎喷嘴模拟中得到了喷嘴出口速度以及压力的曲线变化图，探究了喷嘴入口直径对其的影响，林正刚等[7]对同轴双剪切喷嘴进行模拟，对同轴双剪切喷嘴进行设计改进，探究对其燃烧率的影响，孙艳琦等[8]采用文丘里管路结构，起到喷嘴作用，对其结构进行改进．但是在液固外循环流化床中，对设备中加入喷嘴的研究很少．为了进一步了解设备内流场分布，本文研究在循环流化床内加入喷嘴后，对流场的影响进行模拟研究．河北工业大学多相流课题组对液固外循环流化床中喷嘴对床内颗粒循环特性的影响进行了实验研究[9]，实验装置如图1所示．其工作原理为：水泵2从储水槽1中吸水，水流经转子流量计3后，在喷嘴4处与颗粒收集筒11中下降的刚玉球颗粒混合，流入换热器换热管8下管箱5，经换热器换热管，从换热器上管箱中流入旋流分离器10内进行液固分离，刚玉球颗粒由旋流器底循环下降段进入颗粒收集筒11，水由旋流器溢流管排出进入储水槽1，实现水的再循环使用．喷嘴是整个工作系统的关键部件，喷嘴对下降管段的卷吸力与喷嘴前后的压降变化，是考察喷嘴最佳结构以及最佳安装位置的重要参考指标．图中d为管道直径，D为喷嘴出口直径，L为喷嘴安装距离．文献 [10]的实验结果表明，喷嘴出口压力变化对喷嘴吸入刚玉球的能力有重要影响，由于实验手段的限制，实验数据的精确度不高．实验中采取的测压方式，如图2所示，喷嘴出口压力采用探测管测量，喷嘴出口共布置6个测压孔，通过插入探测管测量压力，由于管道直径小，探测管本身对管道内流场影响极大，因此所测实验数据变化趋势正确，数据的精确性差．为弥补实验的不足，本文采取数值模拟的方式模拟喷嘴处流场变化规律．喷嘴计算区域几何模型如图3所示，喷嘴全长185 mm．运用多面体网格包裹几何模型以及棱柱层网格处理边界层的方法，使其形成离散化网格，喷嘴处局部体网格如图4所示，体网格数目为21 238 990．喷嘴口径比为D/d，喷嘴的安装距离定为L，把下降段左侧边缘作为安装0点， 20、 10、0、10点的位置见图4，往X轴正方向为正，反之为负方向．3.1 控制方程流体运动的控制方程为[11]：其中：t为时间；ui，xi为速度分量以及坐标分量；为密度以及分子黏性系数；为修正压力；为紊流黏性系数．其中：经验常数C=0.09；湍动能和湍流耗散率对应的Prandtl数方程常数C1=是由于平均速度梯度引起的湍动能的产生项．3.2 边界条件边界条件设置见表1，因旋流器溢流水直接进入储水槽，所以溢流管出口给定压力边界条件，水平管进口及旋流器切向进口根据实验数据设定；对于水平管出口，假定管足够长，喷嘴对其流场影响可忽略，因此水平管出口也设定为压力边界条件，流体介质为纯水，密度为997.561 kg/m3，重力加速度为9.81m/s2，方向向下．3.3 模拟算法本文应用STARCCM+进行模拟，基于有限体积法对求解区域进行离散，速度和压力的耦合采用Simple算法对场内压力和速度进行耦合求解，动量方程采用一阶迎风差分格式进行离散，湍流模型采用标准Realizable湍流模型以及壁面函数法．本文考虑3个口径比D/d=0.35、0.375、0.4，4个喷嘴安装位置L=0mm、10mm、 10mm、 20 mm．着重分析不同几何设置下压力、速度、湍动能以及涡量等物理量的变化规律．从喷嘴断面沿喷嘴中心坐标轴线，均匀布置了15个监测点，如图5所示．4.1 喷嘴安装位置对流场的影响喷嘴的不同安装位置对速度、湍动能、涡量、压降都有影响，但出于简化考虑，本文暂不涉及对压降的分析．4.1.1 喷嘴安装位置对速度的影响喷嘴直径为15mm，口径比0.375．喷嘴安装位置为0mm、10mm、 10mm、20mm时．安装距离与各点速度变化关系曲线如图6所示，因为喷嘴射流发生在中心轴处，沿轴向速度变化较大，故沿在中心线设置监测点．图6正坐标为水平管的来流方向，负坐标为水平管的出流方向，喷嘴出口处为0坐标点．由图可知，在水流进入喷嘴锥段后开始逐渐加速，在喷嘴喷出口处速度达到最大值，水流喷出后速度逐渐变小，趋近于来流速度，当安装位置为 20mm的时候，流速度变小的趋势最慢，当距喷嘴出口250mm处，4个安装位置的点速度基本一致，由于管道较细，管道边界摩擦阻力较大，需要较多的能量来克服粘滞阻力，因此速度急剧下降，也就是说喷嘴的影响范围在逐渐消失，以最大速度15.13m/s作为基准，从图6中可以看出，流速在喷嘴后10 mm内的变化规律极为明显，所以取距离为 100mm的4个安装位置的速度值，观察总的速度变化率，用 100 mm位置的速度值与最大速度作比较，当喷嘴安装位置为 20 mm时V20/Vmax=0.75，当喷嘴安装位置为 10mm时，V20/Vmax=0.64，相差11%．理论上讲，速度变化值越缓慢越好，代表喷嘴的喷射影响距离越远．4.1.2 喷嘴安装位置对湍动能的影响图7为不同安装位置下湍动能的变化曲线图，可以看出水流由喷嘴进口至出口，湍动能变化缓慢，从喷嘴喷出以后湍动能逐渐加大，在大约150mm处湍动能达到了最大，随后又逐渐减小．因为水流刚由喷嘴喷出，喷嘴中心射流速度比较稳定，但随流动距离延长，受边壁阻力以及喷嘴影响范围的制约，中心射流速度开始变得不稳定，形成了湍流剪切力，湍动能迅速增到最大，随后迅速下降，由于来流动能的消耗，动力不足，中心射流区逐渐消失，最终变为在管路内的层流流动，湍动能将下降到一个稳定的平衡值，以很小的波动上下浮动．由图看出当安装位置为0mm与10mm时，湍动能在水流离开喷嘴处最先变化，这是因为下降段的来流速度对湍动能有不同程度的干扰，其中喷嘴安装位置为0mm与10mm时干扰较强，在大约130mm处，喷嘴安装位置为0mm与10mm处湍动能远比其它两个安装位置要高，说明喷嘴的安装位置对下降管段的来流速度有影响，来流速度越大，对水平管水流的剪切力越大，湍动能变化也就越大，湍动能的加大，更有利于水流的正常循环，也有利于打散水流中的颗粒，能达到喷嘴前方管壁防除垢的效果，以免存留污垢阻碍喷嘴前射流速度．4.1.3 喷嘴安装位置对涡量的影响图8为同一口径比，不同安装位置下，水流由喷嘴刚喷出那一刻起，由于负压的逐渐增大，在喷嘴出口上下两侧贴近管壁处形成了涡旋的云图．由图可知，中心射流速度较大，在周围流场形成一个极强的切应力，沿管壁出现速度梯度，产生漩涡，由中心射流区作为中心线将上下两个涡旋分开．从图中可以看出当喷嘴安装位置为0 mm与10 mm时，涡旋的影响距离稍微短一些，相对来说安装位置为10 mm 时，上涡旋要比下涡旋大，说明喷嘴对下降段的卷吸力较强，安装位置为0 mm 时，旋涡影响距离比喷嘴安装位置10 mm时长，而且射流中心区较长，利于循环．当喷嘴安装位置为 10mm与 20mm时，涡旋的影响距离差距较小，当喷嘴安装位置为 20 mm时，上下涡旋看起来并不对称，由于中心射流区速度较大，导致下涡旋主要流量来自于水平管来流，上涡旋流量更多来自于喷嘴前产生负压形成涡旋对下降管段水流的卷吸作用，从云图中可看出安装位置为 20 mm时，上涡旋明显影响范围更大，涡强较大，这说明喷嘴对下降段的卷吸力更强一些，但是中心射流区较短，且射流区向外扩散．4.2 口径比对流场的影响喷嘴的不同口径比，对压降和涡量的影响较大，而对速度、湍动能的影响较小，因此主要考虑压降和涡量的影响．4.2.1 喷嘴口径比对压降的影响图9为喷嘴安装位置在10 mm处，口径比分别为0.35、0.375、0.4时压降变化曲线，由图10可看到，口径比为0.35时，水流刚进入喷嘴收缩段后，压力明显最大，而口径比为0.4时，压力明显最小，这是因为口径比越小，喷嘴本身所造成的阻力就越大，水流沿管道经过喷嘴喷出，负压逐渐增大，同时又可看出口径比越小产生的负压值越大，同时喷嘴前后的压力降也就增大了，不难看出当口径比为0.375，喷嘴出口直接为15 mm时，喷嘴阻力较小，而且压降变化值逐渐减小，更有利于水流的循环．4.2.2 喷嘴口径比对涡量的影响图10为喷嘴安装位置在10mm处不同口径比下的涡量云图，可以看到，坐标轴上限设定为2 000/s，口径比为0.35时，喷嘴出口处有一块空白，空白区域比2 000/s大，涡量更强一些，在口径比0.4时涡量最小，观察涡形看出，口径比为0.375时，涡形较为均匀，上下对称，且涡量适中．通过对液固外循环流化床下降管段的模拟分析，得出结论如下：1）喷嘴出口与管道直径的口径比是喷嘴高速射流距离的关键因素，综合考虑压降、涡量、速度来看，当喷嘴口径比为0.375时，口径比的射流速度最佳，压降最小，阻力较小，涡量适中，更有利于流体循环．2）水流经喷嘴射出后形成涡旋，涡旋对下降管段产生卷吸力，喷嘴的安装位置是影响卷吸力大小的重要因素．当喷嘴安装位置为0mm位置处时循环效果最佳，速度变化率较为适中，涡量能产生较大程度的卷吸力，对下降段流体的循环很有利．【相关文献】[1]贾丽云，李修伦，刘姝红，等．液固循环流化床两相流动模型[J]．化工学报，2000，51（4）：531-534．[2]姜峰，贾丽云，刘明言，等．液固循环流化床换热器中固体颗粒分布 [J]．化学工程，2004，32（1）：17-22．[3]刘燕，王琦，赵斌，等．液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究 [J]．河北工业大学学报，2006，35（6）：18-24．[4]Pronk P，Infante FerreiraCA，W itkamp G J．Prevention of fouling and scaling in stationary and circulating liquid-solid fluidized bed heatexchangers: Particle impactmeasurementsand analysis[J]．International Journal of Heatand Mass Transfer，2009，52（15）：3857-3868．[5]张利斌，张金钟，李修伦．多想流流化床换热器研究进展 [J]．现代化工，2001，21（2）：17-19．[6]王利文，潘家祯，王子刚，等．超音速气流粉碎喷嘴数值模拟 [J]．力学与实践，2009，31（2）：12-17．[7]林正刚，高玉闪，李茂，等．同轴双剪切气-气喷嘴数值模拟 [J]．航空动力学报．2010，24（4）：4-6．[8]孙艳琦，牛文全．文丘里管结构参数对其水利性能的影响 [J]．西北农林科技大学学报[J]．2010，38（2）：8-11．[9]张少峰，沈志远，魏建明．喷嘴对液固外循环流化床内颗粒循环特性的影响 [J]．火炸药学报，2009，32（1）：83-86．[10]张少峰，魏建明，刘燕．喷嘴对液固外循环流化床内含固体积分数的影响 [J]．化学工程，2008，36（5）：20-24．[11]王福军．计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用 [M]．北京：清华大学出版社，2004．[12]徐继润，罗茜．水力旋流器流场理论分析 [M]．北京：科学出版社，1998．。
临界流文丘里喷嘴数值模拟及优化设计引言文丘里喷嘴是一种能够将液体或气体加速至高速的装置，被广泛应用于航空航天、化工、汽车等领域。
在实际工程中设计喷嘴时，需要考虑各种因素，如流体性质、喷嘴结构、流场特性等。
在这些因素中，流场特性是一个重要的指标，它直接影响着喷嘴的性能。
对喷嘴的流场进行数值模拟并进行优化设计，能够帮助工程师们更好地理解喷嘴的工作原理，为喷嘴的性能提供优化设计方案。
本文将介绍临界流文丘里喷嘴数值模拟及优化设计的方法与结果。
一、文丘里喷嘴的基本原理文丘里喷嘴是一种流体动力学装置，通过喷口的几何形状和喷口内部压力的变化，使流体在喷口内获得一个足够大的动能。
其工作原理基于质量守恒定律和动量守恒定律，在理想状态下，文丘里喷嘴内部的流动是定常、非粘性、不可压缩、无旋转、均匀的。
喷嘴内部流动的动态特性决定了其性能，因此研究喷嘴内部流场对于优化设计具有重要意义。
二、数值模拟的方法为了研究文丘里喷嘴的流场特性，数值模拟成为一种高效、经济、有效的研究方法。
在进行数值模拟时，首先需要建立喷嘴的几何模型，包括喷口的形状、尺寸和边界条件等。
然后利用计算流体力学（CFD）软件，通过求解流动的连续性方程、动量方程和能量方程，来模拟喷嘴内部的流动。
数值模拟可以得到喷嘴内部的流动速度、压力、温度和其他流场参数，进而分析流动特性。
在模拟过程中，需要对网格划分、边界条件的设置和求解算法的选择进行合理的设置，以保证模拟结果的准确性。
三、数值模拟的结果通过数值模拟，我们得到了文丘里喷嘴内部的流场分布。
通过对模拟结果的分析，我们可以看到在喷嘴的进口处流速较低，压力较高，而在喷嘴的收敛段速度逐渐增加，压力逐渐降低。
在喷嘴的喉部，流速达到最大值，压力最小。
接着在扩散段流速逐渐减小，压力逐渐增加。
最终，在喷嘴出口处流速逐渐增加，压力逐渐降低。
除了流速和压力之外，我们还可以得到喷嘴内部的其他流场参数，如温度、密度等，这些参数对于喷嘴的设计和性能分析都具有重要的作用。
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。
空气变形喷嘴内流场的数值模拟尚润琪;屈银虎;王翔;刘翠【摘要】以单排三孔空气变形喷嘴为研究对象,利用Pro/e建立空气变形喷嘴内流道的几何模型,通过Fluent软件采用SST k-ω湍流模型对内流道气流三雏模型进行数值模拟研究空气变形喷嘴气流运动特性,以确定单排三孔空气变形喷嘴的结构是否合理.结果表明,喷嘴内流场上下游能够产生足够的压力差和速度梯度,利于纱线丝束形成稳定丝圈,对优化空气变形喷嘴内流道的相关参数具有参考价值.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2015(029)006【总页数】4页(P698-701)【关键词】空气变形喷嘴;Fluent;内流场;数值模拟【作者】尚润琪;屈银虎;王翔;刘翠【作者单位】西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏苏州215011【正文语种】中文【中图分类】TS150 引言喷嘴是空气变形技术的关键部件.空气变形技术的工艺过程是压缩空气进入喷嘴，使变形加工的复丝在喷嘴内受高速湍流的作用，各根单丝彼此分离，并在湍流中剧烈运动，当长丝无张力地从喷嘴输出的一瞬间，松弛的长丝束上产生了许多丝圈、丝弧和纠缠结，这种无规则纠缠在一起的形态使光滑的长丝变成非常柔软、蓬松、低伸缩性的空气变形丝.但喷嘴内部结构复杂，尺寸较小，气流流道十分狭窄，难以放置相关传感器，且传感器的放置会对流场造成一定的干扰，严重影响实验测量数据的准确性.这些因素导致国内喷嘴制造厂家对空气变形技术认识不足，空气变形喷嘴研究领域比较窄，研究人员及研究单位较少，所查阅的文献资料表明该研究的热点时期主要集中在1990年前后和2010年前后.国内外对空气变形工艺的研究主要集中在纱线质量方面，如弯曲性能［1］，拉伸性能［2］，光泽［3］，毛羽［4］，丝圈结构，条干均匀度等［5-6］，对变形设备和喷嘴研究较少，对喷嘴的变形过程和机理也少有研究［7-9］，导致长期以来对变形工艺和喷嘴内部流场缺乏深刻认识.空气变形纱的专利和文章也较少［10］.目前亦少见采用流场模拟方法来直观、数量化研究其内部流场.文中采用Fluent软件对空气变形喷嘴内流场进行模拟，可以直观地描述内部流场的流动状态及各项参数值，能更清晰地了解气流对单丝的作用以及形成稳定丝圈的机理，为空气变形喷嘴结构的优化及设计新型变形喷嘴提供参考.1 喷嘴内流道数值模型的建立1.1 空气变形喷嘴的基本结构图1为空气变形喷嘴的结构图.Hema型空气变形喷嘴一般设置一个中心纱线孔和3个侧向进气孔.中心纱线孔直径分别为1.20，1.50，1.60，2.00和2.40mm，对应的侧向进气孔直径分别为0.60，0.75，0.80，1.00，1.20mm.可用于加工涤纶、锦纶、丙纶等化纤的（30～4 000）dtex的空气变形纱，所能达到的变形速度为300～500（m·min-1）［11］.1.2 三维模型的建立及网格的划分利用Pro／e软件建立喷嘴简化内流场的三维模型［12］.网格划分的质量对Fluent软件的计算效率和计算结果准确度有着直接影响，本次网格的划分间隔为0.2，在Gambit中划分好网格的模型如图2所示.图1 空气变形喷嘴结构示意图Fig.1 Sketch of air texturing nozzle图2 网格划分及边界条件设置Fig.2 Meshing of air texturing nozzle and setting of boundary conditions网格划分好后还需要对模型进行边界条件设置.本模型有3种边界条件，分别为：压力进口、压力出口以及壁面.3个压缩气体入口为压力进口，丝线输出口为压力出口，其他为壁面，如图2所示.2 数值模拟与分析2.1 数值模拟将上面划分好网格的模型导入Fluent进行模拟.首先选择求解器，检查网格是否有缺陷或重叠，若有缺陷或重叠，则网格需重新划分；计算模型选择为隐式密度基求解器；湍流模型采用SSTk-ω模型；工作环境压力定义为0，其余的压力均为相对于此的绝对压力.Fluent一般默认迭代残差值10-3为收敛判据.模拟结果表明，各曲线相互之间残差值差别不大，模型开始求解计算后，各曲线残差值均越来越小，迭代186次曲线残差值依次为3.016 2×10-5，1.261 0×10-4，1.466 6×10-5，9.887 5×10-7，6.039 6×10-5，3.343 5×10-5，均在10-3附近.由此判断，计算收敛.2.2 模拟结果分析本文选择k-ω模型（2equ）的剪切压力传输（SST）模型.SSTk-ω流动方程为其中，Gk是湍流的动能，Gω为ω方程，Yk和Yω分别是K 与ω的发散项，Γk 和Γω分别代表的是k与ω的有效扩散项，Dω代表正交发散项，Sk与Sω可自定义.根据SSTk-ω模型，本次模拟计算是在湍流状态下对导入的内流道网格模型进行模拟求解，得到图3的速度流线图，图4的速度矢量图和图5的压力分布图.图3的速度流线图表明，喷嘴进气口气流全为近乎直线的线条，没有出现任何偏移或旋转，说明喷嘴内流场很稳定，很难出现紊流.进入流体腔内的丝束也就很难被打乱分散，这势必会对纱丝的变形产生一定影响.图3 速度流线图Fig.3 The flow line of speed图4 速度矢量图 Fig.4 The vector diagram of speed从图4可以看出，在纱线进口处出现的反向速度会影响纱线进入喷嘴，在进气口与变形丝通道的交界处，有很小一部分气流的速度很高，达到360m／s以上，满足超音速的要求，这部分速度高但很少，其产生的动能也就很少，对于流腔整体的贡献很小，喷嘴内的速度都不大，最大速度在出丝口，但出口的最大速度也没超过音速.图5所示的喷嘴三维立体3D压力云图中，两端靠近腔壁处的压强相比于内部压强略大，形成明显的压力边界.3个压缩空气入口处的压力高达0.83MPa左右，喷嘴上游流场也是处于绿色区域0.43MPa附近.压缩气流与空气变形丝气流入口相汇处气压处于黄色区域近似为0.51MPa，而在喷嘴下游出口流场处为深蓝色，甚至为负压.该流场中最高压力达0.83MPa左右，最低压力为0.25MPa左右，甚至更低，使得该喷嘴流场上下游能够产生足够大的压力差，这是产生超音速气流的充要条件.这与空气变形喷嘴流道内流场必须处于超音速状且其流道的几何条件必须为渐缩、渐阔型的拉法尔管相符合.图5 压力云图Fig.5 Cloud chart of pressure根据上述数值分析可知，丝束通过喷嘴时，喷射气流和丝圈张力之间的作用，连续不断地改变单丝在喷嘴中的位置使其在喷嘴中发生周期性的扰动，而喷嘴内部的湍流气体在径向和轴向都存在很大的压力和速度梯度［13］，所以不同单丝在不同方向上产生不同的滑移量，这就有利于单丝间的缠绕，这种缠绕在稳定流场下利于形成稳定的丝圈.3 结论（1）Fluent软件能够很好地对空气变形喷嘴内流道流场进行模拟.（2）通过Fluent软件模拟可以直观清楚地观察到喷嘴复杂的内流场情况，对喷嘴内流道结构改进有很好的参考价值.（3）喷嘴的出口流场是超音速和亚音速的混合流场，并存在很大压力梯度和速度梯度.喷嘴的流场上下游产生足够大的压力差.在超音速和亚音速气流的混合作用下产生强烈的湍流，有利于纱线丝束的膨松和缠结，从而利于形成稳定丝圈.【相关文献】［1］姜岩，王业宏，王善元.空气变形纱的抗弯性能［J］.纺织学报，2011，32（8）：39-40.JIANG Yan，WANG Yehong，WANG Shanyuan.Bending resistance of air-textured yarns［J］.Journal of Textile 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