喷嘴的仿真分析

一.发现问题在3WF-14B原机的噪声测试实验过程中，发现喷雾器的喷嘴对原机的整体噪声有一定的影响，利用声级计测得的耳旁噪声值如表1所示。表1安装/未安装喷嘴的耳旁噪声值(有效值)左耳(dB)右耳(dB)安装喷嘴未安装喷嘴由此可见，现在的喷嘴结构不合理，增强了风机的啸叫声，提升了喷雾器整体的噪声值,因此，对喷嘴的结构进行优化可以实现喷雾器的部分降噪。二.喷嘴结构仿真分析软件工具：FLUENT为便于计算，按照喷嘴的实际尺寸建立喷嘴的二维简化模型，并划分网格得到有限元模型，如图1所示。图1喷嘴的二维模型及有限元模型(边界进行加膨胀层)在FLUENT中设定入【I边界条件为速度入II边界，大小为30m/s；出II边界条件为压力出II边界；选择kt二方程的湍流模型。经过仿真计算结果如图2所示。149a222J149a222JCorrurt"talcAmjosmsAWSVSISfAra如！C44cod齐YM»cfyIVMl8.AWSVS14fira比］a压力云图b速度矢量图图2喷嘴的仿真计算结果由计算结果可以得出，在喷嘴的出II处，由于尺寸变化过人，使得压力分布不均匀，出11的左右两侧出现空气回流现象，提升了喷雾器的啸叫声。为了降低这一现彖对喷雾器整机噪声的贡献值，提出了两种改进方案。1.方案一：降低喷嘴出II处的倾斜角。修改后的二维模型和有限元模型如图3所示。

图3方案一：喷嘴的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图4所示。OOOiY43"•?dS•144xCJ•、斛-：IS^W•2OT2•?W7«3Hr-C：CartuncfSI«K4MSVSflttniti(tra知］P・5«<Cc4cod昨WMgyivMiHpOSW44MSVSFlMrtl1$(tra比i•SklQ-353r-CC•48*3-«3I»-W-*Tt^Ma压力云图b速度矢量图图4方案一：喷嘴的仿真计算结果改进后的喷嘴出II压力分布均匀，气流有明显的扩散，气体回流现象有明显的改善，在一定程度上会降低喷雾器的噪声值。2.方案二：增加过渡圆角。修改后的二维模型和有限元模型如图5所示。图5方案一：喷嘴的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图6所示。

-4"S•?t»*-m•1tto«CO•、SC2-1TU-W•2EQ・mj•:n*-w•2ec*<tc-9oe**ca•S2CQ-34?<-caCa<ur*"M*cX«d«・3d4WSVSflttniISttra比《iP・wmCatena即'alMAtfyiv^i8W44WSVSflttniIS©<3tttra如ia压力云图b速度矢量图图6方案二：喷嘴的仿真计算结果相比方案一而言，该方案又有明显的改善，喷嘴的出II压力分布更加均匀，气流的回流现象消除，出口风速也更加均匀。为了更加接近于实际工况，在喷嘴的二维模型中加上喷头，来模拟真实的气流流动情况。建立的二维模型以及有限元模型如图7所示。图7喷嘴（加喷头）的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图8所示。I吩8set-tojee»*w3(MTmm訂》«*处0!•，如•伦•7歼Z•2E旳•2叨*•蚀Ca<ur*"M*cX«d«・3dZp8"44WSVSflttniISttra比《iP・wmCatena即'alMAtfyU»|Mu»iv^i8W44WSVSFUMrtlIS©<3tttra如ia压力云图b速度矢量图图8喷嘴（加喷头）的仿真计算结果可以看出，经过喷头压力损失较人，而且产生了涡流，引发了涡流噪声，提升了整机的啸叫声。为了避免这种因形状突变造成的流动分离和气流涡旋现象，对突变的部分进行圆角处理是很有必要。修改后的二维模型和有限元模型如图9所示。

图9喷嘴（加过渡圆角）的二维模型及有限元模型（边界进行加膨胀层）在FLUENT中设定相同的参数后，得到的计算结果如图10所示。4JTtettgig川皿1X*-MI1U4COs如a?}?<•*«•1ns•i?叶-色・J•i?叶-色・Jij^oi5*U^)15»M01<<t>*0!J2M^01155*^1f028Can*naStalePimm*(m«c*iS^pOa.miIWSVSIS©<2<tinsPM«m«c3c«xl即MMACfyU»*Mk<»IVMlS