喷嘴结构设计与流场分析开题报告
喷嘴的应用范围几乎包含所有的工业领域、交通运输、农业生产，以及人们的日常生活。除了人们所熟知的燃用各种燃料（气体、液体和固体燃料）的燃烧设备和装置外，在非燃烧工业设备也广泛应用。在燃烧设备上，喷嘴性能的优劣将影响点火、燃烧效率、燃烧稳定性、温度分布、排气污染等各方面性能。燃烧装置和技术的进步与喷嘴技术密切相关，相互促进，共同提高。在非燃烧设备上，喷嘴的性能将会影响配套设备的生产率及其产品的质量和成本。4475
早在20世纪初，人们就开始进行喷嘴及其雾化性能的理论与实验研究，试图由喷嘴的几何尺寸、工作参数、工作介质的物性、燃烧室等参数的研究来预测喷雾及燃烧性能。研究涉及到喷雾性能表征参数的选择，即选择能全面反映雾化液滴的大小、速度及其分布等方面的参数；喷嘴自身的结构型式，从而发展了各种各样的喷嘴；工质的物性影响，从而采取措施，使物性的影响向有利于雾化及混合的方向发张，如在重油雾化器中采取加温措施，减小粘性的影响；环境参数的影响，采取各式各样的环境舱，研究气流密度、温度、速度对雾化的影响，以及实验测试技术，发展了机械、电子、光学等多方面的测试研究手段[1]。近一个世纪以来，人们为此投入了大量的精力和物力，取得了诸多成果。
本次设计的给定的参数：压力泵所提供的进口压力0.2Mpa，要求喷嘴流量达到5ml/s。环保型快干水性胶粘剂NEL-106W 粘度：小于 50mPa.s/25°C 大于 1000mPa.s/25°C，密度：1.06g/cm3。要求设计一个气液混合喷嘴，满足在15-20cm的工作台获得良好的雾化效果，粒径均匀且最大雾化直径达到20cm。
课题研究的内容
3.1喷嘴的选型
喷嘴选型是要考虑以下因素：
（1）喷嘴的喷雾效率。喷嘴是将压力转换为压力能的机构而喷嘴的喷雾效率视液体在喷嘴内部的动能而决定，能量愈大则流速愈快，此外，因为喷嘴内部表面及液体皆有摩擦力存在所以会导致能量的损失，这样的问题取决于喷嘴的形式及加工品质的优劣，一般来说，喷嘴的喷雾效率大约介于55%至95%之间。
（2）喷雾粒子径。喷雾粒子的直径指喷雾液体的平均粒子直径大小，常用um来表示其大小，在众多用途上，喷雾粒子的直径经常影响产品成败
(3)喷雾角度和射程。除了直线喷嘴外，其他形式的喷嘴皆会产生喷雾角度，此角度系指喷雾时最接近两旁的夹角。
(4)流量分布。流量分布的方式可以区分为：标准凸形分布，均等分布及凹形分布等三种，不同的设计主要是为了让喷嘴在单独使用或复数配列时能够达到最佳的均匀性及冲击力。
(5)冲击力。喷雾时，被喷物体表面的单位面积上所承受得力称为冲击力。冲击力与流量分布的均匀直接影响喷雾效果的优劣。
3.2 雾化喷嘴的设计
喷嘴的设计过程中主要涉及的参数包括：喷气进气管直径、进液管直径、混合室直径和长度、气体注入孔尺寸、头部出口直径等[8]。因为液相流动的为环保型快干水性胶粘剂NEL-106W粘度较高，应考虑粘度防止喷口被堵住，能够长期运行，喷嘴的结构要简单，出口尺寸不能过小。
3.3 喷嘴的有限元模拟仿真及流场分析
采用FLUENT软件进行数值模拟，模拟气液两相混合、压力分布、速度矢量分布以及颗粒粒径分布，模拟的结果对于雾化喷嘴在现实中的应用具有指导意义[8]。FLUENT用结构化或非结构化的网格，来求解二文和三文的可压缩和不可压缩、稳态和瞬态、层流和湍流、牛顿和非牛顿流体的流动。运用快速成型设备将设计出的喷嘴加工出来，利用快速摄像法即以每秒数千幅至数万幅的高速摄影机来拍摄高速喷雾的连续图像，可以直接获得雾化角和雾化距等信息 [9]。该技术是一种测量宏观特性的传统方法，虽然这种方法不能获得喷雾内部结构的详细信息，但方法简单、可靠，特别适用于研究喷雾的整体空间分布特性、测量喷雾的贯穿度和雾化角。高速摄影技术借助于内窥镜可以对喷雾器内部的气体与液滴的混合、扩散、流动分布进行研究，也是目前研究喷雾的重要手段之一。不足之处是对摄影机与被测对象的同步以及光源配置均有较高的要求。