[发明专利]一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法

权利要求书

1.一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法，其特征在于：输入喷嘴、喷杆、连接管道的特征参数，通过理论计算建立喷杆工作模型，从而输出喷嘴的出口流速、打击效果以及打击能量分布云图，并确定保持喷嘴安全间距情况下的最优分布方案；具体是：

1).数据预处理：

根据连接管道的特征参数，以及喷嘴个数，求得管道压损，从而将管道入口压力转化为喷嘴入口压力；管道压损Δp计算采用数学表达式：

式中Q表示管道流量，Cv表示流量系数，其计算公式如下：

式中D为管道内径，L为管道长度，β为已知系数；

2).单喷嘴射流速度模型建立：

喷嘴入口压力p确定后，射流出口速度Vid用下式表示

式中α为由喷嘴型号决定速度系数；

在核心区长度内，距离喷嘴轴线y处的速度：

V_L(y)＝V_L,r_cL>|y|

其中，d_L为射流距离喷嘴L处的直径；r_cL为距喷嘴L处的射流核半径：

r_cL＝r_c-tgδ·L

r_c为初始射流核心区半径，δ为射流发散角；

所述的核心区指高压水射流轴心速度未衰减的区段；

3).旋转喷杆整体模型建立：

根据喷杆的旋转速度w和移动速度v，将每个喷嘴的打击效果进行叠加，得到整体喷杆打击效果；

4).评判指标计算：

选取喷杆工作区域水流累加量的平均值和克里斯琴森系数CU分别作为其打击力度和打击均匀度的评判指标；其中，

式中，h_i为第i测点水流叠加高度，为清洗面平均水流叠加高度，n为测点数；CU越接近1，则打击均匀度越好；

其中H表示某点总水流打击量，v_i为射流打击速度，t_i为喷嘴扫过某一点时间，r_i为射流打击点半径，r_ci为射流初始半径；

5).根据喷杆材料强度确定喷嘴最小安装间隔，运用Matlab中的nchoosek函数列举所有布局方式，建立循环比较，选出平均水流累加量及其克里斯琴森系数最优的喷嘴布局方式。