直射喷嘴结构对超低温氮气射流温度和速度的影响

摘要：

液氮冷却低温切削是实现钛合金等难加工材料的绿色、高质量加工的有效手段之一.为实现面向超低温氮气射流过程温-速控制的喷嘴结构优选,采用数值模拟结合实验研究的方法,探析锥直型喷嘴入口直径D、出口直径d、收缩角α0以及长径比l/d对出口射流场温-速分布的影响规律.研究结果表明:存在一核心结构场使得场内射流速度和温度与喷嘴出口处的一致,而核心结构场外速度衰减幅值与温升幅值随出口直径d增加而减小.在实验条件下,当d从2.0 mm增至4.0 mm时,射流速度衰减幅值自386.3 m/s降至40.1 m/s,射流温升幅值自92.7 K降至41.1 K;射流速度核心区长度sn1和射流温度核心区长度sn2与d呈线性正相关,且sn1的变化率为sn2变化率的1.4倍;相较于l/d,d对出口轴心射流速度um的影响更显著.随着d从2.0 mm增至4.0 mm,um降低了74.9%;随着长径比l/d从1增至4,um增加了3.2%,表明减小喷嘴出口直径和增大长径比有利于提高锥直型出口射速.

关键词：超低温氮气射流、直射喷嘴结构、射流核心区长度、轴心射流速度、数值模拟

所属期刊栏目：55

分类号：O358;TJ011.+5;TP69(流体力学)

在线出版日期：2024-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2516-2526