[发明专利]一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法

说明书

本发明公开了一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法。本发明通过输入一定的已知条件，通过高压水射流物理特性，建立喷嘴水射流模型，输出不同喷嘴布局下喷杆的射流打击力、打击均匀度等参数，并选取最优布局方式。根据喷嘴厂家提供的数据支持，可以实现快速喷嘴选型。与现有依靠人工经验选型方式比，本发明确定的喷嘴布局方式能更好发挥喷嘴性能，充分利用射流冲击力，可作为初步选型的可靠依据，大大缩短旋转喷杆的设计周期。

技术领域

本发明涉及高压水射流技术领域，特别涉及一种高压喷嘴布局设计方法。

背景技术

高压水射流旋转喷杆为高压水射流清洗设备的重要组件，具备结构简单紧凑、清洗效率高、清洗均匀度好等优点，适用于石油化工、船舶修造和车辆等需要清洗的领域。高压喷嘴是高压水射流旋转喷杆组成的核心单元，合适的高压喷嘴布局能在确保安全性的同时极大提升高压水射流设备的清洗性能，提高能量利用率。现有的高压喷嘴布局方式多为经验选择加上实验修正，选择效率低、成本高、且设计结果的能量利用率往往不是最优。

发明内容

本发明的目的在于解决现有高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法效率低、成本高、最终效果一般的缺陷，设计一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法，从而在保证高压水射流设备安全性以及工作性能的情况下节约其选型成本。

本发明提供的高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法，技术方案如下：

本发明提供了一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法，包括了数据预处理、单喷嘴射流速度模型建立、旋转喷杆整体模型建立、评判指标计算、布局方式确定五个环节。其中数据预处理环节考虑了管道压损，对喷嘴入口压力进行了计算。

进一步地，所述的单喷嘴射流速度模型是根据高压水射流核心射流区的物理特性建立的，所述的核心射流区是指高压水射流轴心速度未衰减的区段，也是高压水射流清洗及切割设备的常用区段。

进一步地，所述的旋转喷杆整体模型中，将喷杆的形状用喷嘴的位置分布参数进行简化表示，即喷嘴数量和每个喷嘴距离喷杆旋转中心的距离。

进一步地，所述的旋转喷杆整体模型中，用打击区域内的累计水流量来表示其打击能量分布，所述的累计水流量由各个喷嘴的水流量叠加得到。

进一步的，所示评判指标计算过程中，选取喷杆工作区域累计水流量的平均值和克里斯琴森系数分别作为其打击力度和打击均匀度的评判指标。

进一步地，所述喷嘴布局优化设计过程中，根据前三步所得的射流反冲力，打击力度指标和均匀度指标，从而选择合适喷嘴型号以及分布方式。

本发明的有益效果：本发明提供了一种针对高压旋转喷杆的高效、可靠的喷嘴布局设计方法，具备设计周期短，结果可靠，操作简便等优点。配合ansys仿真以及实验验证可以达到快速，精准的喷杆设计。

附图说明

图1高压水射流结构示意图；

图2喷杆结构示意图；

图3程序流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供了一种高压旋转喷杆的喷嘴布局设计方法，包括了数据预处理、单喷嘴射流速度模型建立、喷杆打击效果模型建立、评判指标计算、布局方式确定。

1).数据预处理：

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