基于SolidWorks的射流元件压力仿真分析（二）

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4 计算及结果分析

给定边界条件后便可对其进行求解，对迭代过程进行全程监视。求解完毕，对结果进行可视化后处理，以获得对解算完成后流场状态的直观认识。

从图4剖面压力分布及速度矢量（箭头）图、图5压力等值线分布及速度矢量（箭头）图可得出以下几点结论：

图4 剖面压力分布及速度矢量（箭头）图

图5 压力等值线分布及速度矢量（箭头）图

(1)元件喷咀处为产生压力损失的主要部位；

(2)可以明显看出元件的附壁效应，正是由于这种附壁效应，使流束左右来回切换，从而驱动活塞上下往复运动；

(3)流体附壁一侧的信号道和排空道入口处均产生了不同程度的负压（如图中浅色区域所示），在流线上的表现就是卷吸和回流。

为了让计算结果具体化，现对流道设定数据显示路径（如图6所示），即显示路径上各点的相关物理参数（这里只显示压力以及流速）。

图6 数据显示路径示意图（白线表示路径）

由图7拐点可以看出，流道中每个截面发生突变的地方，其流速必然发生突变，尤其是射流元件喷咀处，流速最高，同时流体对元件的冲蚀也最强。

图7 速度随路径变化曲线

由图8可以看出，压力出现很陡的突变，而这个位置正好在射流元件喷咀处（Length值表明路径各点位置），同时也可以看出，压力大的地方流速低，流速大的地方压力反而低，再一次体现了压力能与速度能的转化规律，分析结果完全符合实际。

图8 压力随路径变化曲线

下面调入人口面相关物理参数，查看入口压力值，如下表。

表1 入口表面主要物理参数（环空静压力为大气压）

入口面主要物理参数表取表中压力平均值1594420Pa作为入口面压力。则“碟簧架-射流元件”段流场压力损失为：

△Pz=1594420（入口压力）-147723.1665（射流元件出口压力）-101325（环空出口压力）-1345371.8335(Pa)。

5 结论

建立了能体现射流元件流体通道特点的“碟簧架-射流元件”段分析模型，利用
内置的CFD模块对给定流体入口条件和出口条件下的射流元件内部压力分布情况及压力降进行模拟，获得模型中流体的压力分布及速度矢量图，结果表明：

(1)元件喷咀为产生压力损失的主要部位，也是流速最高处，受到流体的冲蚀作用最强；

(2)根据模拟得出的射流元件入口压力、出口压力及环空出口压力可精确计算射流元件压力降。

分析结果与实验测试吻合较好，通过模拟可以准确给出不同输入流量条件下的射流元件内压力分布及压力降，解决了以往只靠经验估计难题，便于现场技术人员确定泵压泵量，对射流式冲击器的推广应用有较大的促进作用。