高壓水射流的流場(chǎng)動(dòng)態(tài)行為機(jī)理分析

張培銘，袁 聰，朱麗莎

（1.廣西機(jī)械工業(yè)研究院有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000；2.肇慶學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

1 引言

高壓水通過特定結(jié)構(gòu)的噴嘴時(shí)形成的高速射流具有強(qiáng)大的沖刷能力，在多種工業(yè)工程領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，如采礦工程、高壓清洗、水體污染治理等。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們開展了大量的研究。

文獻(xiàn)[1]分析了自激振蕩脈沖霧化噴嘴的流動(dòng)特性，總結(jié)了噴嘴空化效果的重要影響因素。文獻(xiàn)[2]研究了掘進(jìn)機(jī)截割頭的噴嘴結(jié)構(gòu)，根據(jù)輔助截割效果分析了高壓射流噴嘴的關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)。文獻(xiàn)[3]研究了極限工況下的射流泵的流動(dòng)特性，探討了阻塞流動(dòng)的形成機(jī)理。文獻(xiàn)[4]提出了風(fēng)琴管射流自激頻率的估算模型，研究了射流特性參數(shù)的演變規(guī)律。文獻(xiàn)[5]研究了流場(chǎng)結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)淹沒式圓孔射流的沖蝕效果的影響。文獻(xiàn)[6]研究了噴嘴內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)霧化效果的影響。文獻(xiàn)[7]對(duì)引擎霧化噴嘴的起始階段的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，揭示了液核前端的傘狀結(jié)構(gòu)以及跨音速流動(dòng)現(xiàn)象。文獻(xiàn)[8]分析了噴嘴尺寸參數(shù)對(duì)自振射流的影響。

通常噴嘴的尺寸極小，而且水射流的速度通常為100m/s的量級(jí)，造成高壓噴射流的時(shí)間及長(zhǎng)度尺寸均較小，難以通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段測(cè)量相關(guān)流場(chǎng)變量。因此高壓噴射流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)仍未得到透徹的研究。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，流場(chǎng)數(shù)值模擬儼然成為噴射流的重要分析手段?！?br>