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1、2009年8月鋼鐵研究Aug.20098第37卷第4期ResearchonIron&SteelVol.37No.4高壓噴嘴的流場仿真分析王啟武(湘潭鋼鐵(集團)公司銷售部,湖南湘潭411000)摘要:基于計算流體力學,通過軟件FLUENT對噴嘴的流場進行了三維建模和數(shù)值模擬。分析了噴射流場速度和打擊力分布與噴嘴水平間距和工作高度之間的關(guān)系。研究表明,當射流離開噴口220mm左右的距離時,噴射流場速度和打擊力突然變小,為設(shè)計合理的除鱗系統(tǒng)提供了重要的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞:高壓噴嘴;流場;分析中圖
2、分類號:TG30文獻標識碼:A文章編號:10011447(2009)04000803SimulationandanalysisforflowfieldofhighpressurenozzleWANGQiwu(SalesDepartment,XiangtanIronandSteelCorporation,Xiangtan411000,China)Abstract:Basedoncomputationalfluiddynamics,theflowfieldofadescalingnozzle
3、wasstimulatedbyusingCFDsoftwareFLUENTand3Dmodel.Therelationshipbetweendynamicdistributionofthejetflowandpositionofthenozzlewasanalyzed.Theresultsshowedthatwhenthedistancefromjetflowtonozzlewasabout220mm,thespeedandhittingforceofjetflowfieldsuddenlybecam
4、esmaller.Thisconclusionprovidesatheoreticalbaseforreasonabledeterminingthepositionofdescalingnozzle.Keywords:highpressurenozzle;flowfield;analysis在熱軋鋼板的生產(chǎn)過程中,除鱗是一道不可1射流的流動特性缺少的重要工序。除鱗效果的好壞,直接影響鋼板的表面質(zhì)量。目前,國內(nèi)外普遍采用的是高壓射流是一種孔口或狹縫出流流動現(xiàn)象。水流水除磷技術(shù),其原理是利用高壓水噴
5、出時產(chǎn)生的在噴嘴內(nèi)部處于層流流動,當離開噴嘴噴射到空強大的沖刷力和冷卻力、軋材的基體材料和氧化氣中后,水射流外層將與周圍空氣發(fā)生劇烈的動鐵皮層因冷卻收縮率不同而產(chǎn)生的剪切力以及水量和能量交換,水流會發(fā)散霧化,速度也將無序變滲入基體材料和氧化鐵皮之間產(chǎn)生的蒸汽膨脹爆化,且具有很強的脈動性,射流成為湍流流動。工裂,使氧化鐵皮破碎成小碎片并與基體表面迅速程所用水射流絕大多數(shù)是湍流流動,其實際結(jié)構(gòu)[1]脫離,同時高壓水按設(shè)定方向沖掉氧化鐵皮。和運動機理十分復(fù)雜。在高壓水除鱗系統(tǒng)中噴嘴的布置,噴射出的射流一般認為無
6、論湍流運動多么復(fù)雜,非穩(wěn)態(tài)的沖擊力大小與分布,都直接影響除鱗效果。本文連續(xù)方程和NavierStoke方程對于湍流的瞬時針對高壓水除鱗噴嘴射流的流動特性,通過Flu運動仍然是適用的。在此為了考慮不可壓縮流動ent軟件對水流離開噴嘴進入到空氣后的流場進中脈動的影響,廣泛采用的方法是時間平均法,即行仿真研究,探討系統(tǒng)壓力和靶距對其噴射流場把湍流運動看作由兩個流動疊加而成,一是時間和打擊力分布范圍的影響,為確定噴嘴水平間距平均流動,二是瞬時脈動流動,同時補充反映湍流和工作高度提供有力的理論依據(jù)。特性的湍動能
7、方程和湍耗散率方程。湍流流動是一種非線性的高度復(fù)雜流動,目前的湍流數(shù)值模擬方法可分為直接模擬和非直接作者簡介:王啟武(1968-),男,工程師,碩士,主要從事機電一體化系統(tǒng)的研究.第4期王啟武:高壓噴嘴的流場仿真分析9模擬。所謂直接數(shù)值模擬就是直接求解瞬時湍流選擇非穩(wěn)態(tài)離散求解器,湍流模型選用標準k控制方程。而非直接數(shù)值模擬就是不直接計算湍兩方程模型。射流介質(zhì)為水,常溫下其密度為3-62流的脈動特性,而是設(shè)法對湍流作某種程度的近1000kg/m,運動黏度為1.00410m/s。然似和簡化處理。
8、后打開多相流模型對話框選擇VOF模型,并定標準k模型是目前使用最廣泛的湍流模義空氣為基本相,水為第二相。水流入口采用壓型,是典型的兩方程模型。它在關(guān)于湍動能k的力邊界條件,入口壓力為20MPa,水的湍動能取2223方程基礎(chǔ)上,引入一個關(guān)于湍動耗散率的方程。值為0.01m/s,耗散率取值為0.007m/s,并設(shè)在標準k方程中,k和是兩個基本未知量,與置水的體積分數(shù)為1,即入口處全部是水;立方體之對應(yīng)的運輸方程為:四周
