如圖一中(a),具有一定壓力和速度的液體從上向下流過螺旋噴嘴時(shí),其外層部分液體撞擊噴嘴上呈一定角度的螺旋面,從而改變噴射方向離開噴嘴,定義液體撞擊噴嘴的開口底面為噴射面,圖1a所示的螺旋面E,和E對(duì)應(yīng)應(yīng)是噴射上螺旋面E,定義在垂直于噴射軸線的一定距離上,霧滴組成的平面為霧化面,如圖1b平面F所示,從微觀上看,由于噴嘴螺旋錐體長度的存在,霧化面應(yīng)當(dāng)是一個(gè)凹球面,但是相對(duì)于較長的霧化距離,螺旋錐體的長度可以忽略不計(jì),因而可以近似認(rèn)為是一個(gè)平面
由于不同層錐體噴射面流線與噴嘴軸心的夾角(螺旋角)不同,而且角度逐層減小,因而在霧化面可以形成具有相同間距的同心圓形狀,一般設(shè)計(jì)霧化面由2-4個(gè)相互聯(lián)結(jié)的同心圓組成,當(dāng)逆向投射到螺旋噴嘴噴射面的幾何結(jié)構(gòu)是,由于在同一圈螺旋面內(nèi)具有相同的螺旋角,而不同圈的螺旋面其螺旋角不同,相鄰圈螺旋面之間的螺旋面必然具有明顯的轉(zhuǎn)換面,如圖1a的G,因而在霧化面上可以看到明顯的直線過度帶,如圖1b的H,由于面G的存在使得螺旋噴嘴螺旋體的強(qiáng)度具有應(yīng)力集中的缺點(diǎn),而且霧化面的液滴分布也會(huì)在H處出現(xiàn)霧滴重疊,不利于霧化液滴的均勻分布
采用內(nèi)外雙圓錐的空心漸變螺旋角螺旋噴射型面,提出了一種具有漸開線霧化面的新型螺旋噴嘴,根據(jù)霧化平面的要求,對(duì)漸開線的首尾進(jìn)行優(yōu)化處理,采用動(dòng)坐標(biāo)系向定坐標(biāo)系映射的方法,推導(dǎo)了噴射型面的空間幾何模型,并采用Matlab進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了提出的具體漸開線霧化面的噴射型面幾何模型的有效性,為螺旋噴嘴的設(shè)計(jì)和制造提供了理論依據(jù),采用了漸變螺旋角噴射型面設(shè)計(jì)后,由于轉(zhuǎn)換面的取消,在對(duì)霧化面的圓形度沒有非常嚴(yán)格要求的情況下,新型螺旋噴嘴應(yīng)力分布合理,噴射分布更均勻,可以獲得更好的效果。
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