超声雾化喷嘴空化特性仿真：矿井降尘新视角

"该研究利用计算流体动力学(CFD)方法，对矿井降尘中使用的Hartmann型超声雾化喷嘴进行了管流型空化流动特性的非定常数值模拟。通过两相流混合流体完整空化湍流模型，深入探讨了超声雾化喷嘴的空化发生机制、空化泡的流动特性，并预测了空化的位置和程度。研究表明，喷嘴内部和出口外侧的空化强度较高，而谐振腔内主要是空化泡的破碎作用，进口压力超过3 MPa后对气相体积分数和空化强度的影响减小。此外，该文还回顾了相关研究，包括高压共轨喷嘴、不同结构空化喷嘴的空化射流现象，以及不同压力下喷嘴粒径分布的研究，旨在理解矿用超声雾化喷嘴的最佳入口压力和空化对喷雾性能的影响。" 超声雾化喷嘴在煤矿喷雾降尘中扮演着关键角色，其雾化效果直接影响到煤矿作业的安全性和工作人员的健康。Hartmann型超声雾化喷嘴因其独特的雾化性能，如小粒径、低水量消耗，成为矿井巷道降尘的首选工具。雾化过程本质上是通过喷嘴产生的雾滴与固态粉尘结合并沉降。 研究中，采用CFD技术分析了喷嘴的空化现象，揭示了管流型空化的产生机理。通过两相流混合流体完整空化湍流模型，能够预测空化发生的位置，如发现喷嘴内部和出口附近的空化强度较强，而在谐振腔内部主要为空化泡的破碎，而非空化。此外，该模型指出，当进口压力超过3 MPa时，对空化程度的改变并不显著，表明在一定范围内，进口压力对喷嘴性能的影响有限。 文献回顾部分展示了其他学者对喷嘴空化和雾化效果的研究，例如，李云清通过数值模拟研究了高压共轨喷嘴的空化过程，揭示了空化抑制会降低射流湍动能，不利于雾化；姚立明利用Fluent软件模拟了不同结构空化喷嘴的空化射流，发现漩涡在空化形成中的关键作用；杨延龙通过数值模拟探讨了不同压力下喷嘴粒径分布的不均匀性；王乐勤则通过实验和CFD仿真优化了大流量喷嘴的设计参数。 这项研究的主要目标是理解和分析矿用超声雾化喷嘴管流型空化的动态行为，以及确定最佳入口压力，以提高喷雾降尘的效率和效果。通过这些深入的理论和数值模拟研究，可以为改进喷嘴设计、优化降尘系统提供科学依据。