基于FLUENT的水射流聚焦管几何参数优化研究.pdfVIP

2011年 6月 机床与液压 Jun．2011 第39卷 第 11期 MACHINETOOL HYDRAULICS V01．39No．11 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．11．006 基于FLUENT的水射流聚焦管几何参数优化研究 王荣娟，雷玉勇，蒋代君，戴良博，卫排锋 (西华大学机械工程与 自动化学院，四川成都 610039) 摘要：基于水射流切割头的物理模型，根据湍流射流 的基本方程建立了喷头内部流场的二维数学模型。采用标准k-e 湍流模型并应用FLUENT软件对聚焦管内部流场进行数值模拟，研究聚焦管几何参数对纯水射流速度流场的影响。研究结 果表明：聚焦管入口收缩角Ot、长径比1／d和出口直径d对聚焦管内部速度流场有显著影响，当 ：20。、l／d：70时，聚焦 管出口射流速度最大。 关键词：水射流 ；聚焦管；射流速度；数值模拟 中图分类号：TP601 文献标识码 ：A 文章编号：1001～3881(2011)l1—024—3 OptimizationofGeometricParametersofFocusingTubefor W aterJetBasedonFLUENT WANGRongjuan，LEIYuyong，JIANGDaijun，DAILiangbo，WEIPaifeng (SchoolofMechanicalEngineeringAutomation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China) Abstract：Basedonthephysicmodelofwaterjetcuttinghead，thetwo—dimensionalmathematicalmodelofflowfieldinsidethe cuttingheadwasbuiltusingturbulentjetbasicequation．Theinternalflowfieldoffocusingtubewassimulatedusingstandard 一stur— bulencemodelbased0nFLUENT．Theinfluenceofthegeometricparametersoffocusingtubeondistributionofwaterjetvelocityfield wasresearched．Theresultsshow thatthecontractionangle ，theratiooflen~handdiameter／／d，aswellastheoutletdiameterdof thefocusingtubehaveasignificanteffectsontheinternalvelocityfieldofwaterjet．Whenol=20。，1／d：70，theoutletjetvelocity ofthefocusingtubeismaximum． Keywords：Waterjet；Focusingtube；Jetvelocity；Numericalsimulation 高速水射流特种加工是利用具有很高动能的高速 意义和实用价值。作者基于 FLUENT对喷头内水射流 水射流束来冲蚀材料 ，从而实现材料切削的加工方法， 流场进行数值仿真，对影响聚焦管内流场速度的主要 属于高能束加工范畴。水射流技术利用一个薄壁微小 因素进行分析讨论，提出了提高水射流加工效率的途 孔 (水喷嘴)作为换能器，将水介质的压力能转换成 径和技术手段。文中着重研究聚焦管几何参数对其射 高速水射流束的动能。由于水介质经薄壁微小孔形成 流速度和流动特性 的 的高速水射流束进入空气介质中会产生较强的扩散作 影响。 用，水射流的能量分散，且随着相对于喷嘴出口距离 1 喷头物理模型 的增加，这种扩散作用愈