[发明专利]喷射式挖沟机喷嘴的一种参数设计及其数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种喷射式挖沟机喷嘴的一种参数设计及其数值模拟方法，其特征在于具有如下步骤：S1、喷嘴参数的设计；S2、喷嘴参数的选取；S3、几何模型的建立；S4、边界条件设定和网格划分；S5、利用Flow‑3D进行数值模拟；S6、结果处理及分析。本发明可以模拟喷嘴冲刷破土的整个过程并测取冲刷沟剖面的尺寸，对得到的结果进行分析可验证喷嘴半径参数设计的合理性以及为倾斜角度参数的设计提供了一定参考。

主权项

1.一种喷射式挖沟机喷嘴的一种参数设计及其数值模拟方法，其特征在于具有如下步骤：S1、喷嘴参数的设计根据距离喷嘴x处的射流有效压强计算公式：推导出满足倾斜β度喷嘴和垂向喷嘴在相同垂向距离处射流有效压强相等时的喷嘴半径和倾斜角度之间的关系式：其中，R为喷嘴半径，p为喷嘴出口动压，R_垂为垂向喷嘴半径，R_斜为倾斜喷嘴半径；S2、喷嘴参数的选取根据步骤S1推导出的公式先确定垂向喷嘴半径R_垂为固定值，再选取不同的倾斜角度β，得到不同的倾斜喷嘴半径R_斜；S3、几何模型的建立根据步骤S2选取的喷嘴参数，利用Solidworks建立垂向喷嘴和倾斜喷嘴组合几何模型；S4、边界条件设定和网格划分将步骤S3建立的喷嘴组合几何模型导入到Flow‑3D软件中，将计算域划分成上下相互连接的两个block，对两个block边界进行定义，对计算域进行网格划分并检查网格质量；S5、利用Flow‑3D进行数值模拟添加泥沙物理模型并定义泥沙参数，设置计算域的初始条件，时间步长，计算物理时长，最大迭代次数；在Flow‑3D中开始数值求解；S6、结果处理及分析导出步骤S5中Flow‑3D计算结果中的地形表面文件，利用Matlab处理地形表面文件，得到射流冲刷沟剖面的几何参数并进行分析。