[发明专利]一种水下射流挖沟机喷冲臂的优化设计方法

摘要

本发明公开了一种水下射流挖沟机喷冲臂的优化设计方法，具有如下步骤：确定喷冲臂的喷冲沟型和水流量；初步确定喷冲臂形状和布置方案；建立喷冲臂管道内部流动问题的解决思路和数值模型；喷冲臂的几何模型通过建立的喷冲臂管道内部流动问题的解决思路和数值模型进行数值模拟，分析喷冲臂的几何模型数值模拟结果，并进行优化，直至得到最佳的喷冲臂设计方案。本发明提出的喷冲臂的设计及优化，设计精度高，科学性强，在初步设计的基础上，采用CFD技术对喷冲臂的管内流动进行数值模拟，根据模拟结果对喷冲臂的几何参数进行优化，获得最佳设计尺寸，使其喷冲效果达到最优。同时，本设计为射流挖沟机的设计制造提供了参考依据。

主权项

1.一种水下射流挖沟机喷冲臂的优化设计方法，其特征在于具有如下步骤：S1、确定喷冲臂的喷冲沟型和水流量：S11、根据所铺设管道的尺寸确定喷冲沟型；S12、根据设计速度确定喷冲臂的水流量；S2、初步确定喷冲臂形状和布置方案：S21、初步确定喷嘴的数量，位置和角度；S22、初步确定每个喷嘴的半径；S23、初步确定喷冲臂的倾斜角度；S24、创建喷冲臂的几何模型；S3、建立喷冲臂管道内部流动问题的解决思路和数值模型：S31、设计三种不同的网格方案，进行网格无关性验证；S32、进行数值模拟，选取网格计算方案；S33、设计三种不同的时间步长，进行时间步长无关性验证；S34、进行数值模拟，选取时间步长计算方案；S4、喷冲臂的几何模型通过步骤S3建立的喷冲臂管道内部流动问题的解决思路和数值模型进行数值模拟，分析喷冲臂的几何模型数值模拟结果，并进行优化：S41、优化喷射臂中心管道的形状；S42、优化喷嘴的布置和半径；S43、优化喷射臂中心管道的上除尾喷嘴外的其他喷嘴之间的过渡形式；S44、优化后的喷冲臂的几何模型通过步骤S3建立的喷冲臂管道内部流动问题的解决思路和数值模型进行数值模拟，分析优化后的喷冲臂的几何模型数值模拟结果，并进行优化，重复步骤S41‑S44，直至得到最佳的喷冲臂设计方案。