基于FLUENT的空化多射流喷嘴内流场数值模拟

吴亚文; 黄健友; 陈逢军; 唐清春; 杨鸿昆; 刘新宇; 黄玉坤

doi:10.13436/j.mkjx.202607016

煤矿机械 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (7) : 94 -102. DOI: 10.13436/j.mkjx.202607016

基于FLUENT的空化多射流喷嘴内流场数值模拟

吴亚文, 黄健友, 陈逢军, 唐清春, 杨鸿昆, 刘新宇, 黄玉坤

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摘要

空化多射流喷嘴在石油工程、水力破岩等领域具有重要应用价值，其内部流场特性对破岩效率和喷嘴性能优化至关重要。基于计算流体力学（CFD）软件FLUENT，对空化多射流喷嘴内流场进行了数值模拟，旨在揭示单射流、线性分布三射流、圆形分布五射流及阵列分布九射流对流场分布及空化特性的影响规律。结果表明：喷嘴内流场呈现显著的压力波动、速度梯度、湍流紊乱及气泡含量特性；随着射流孔数目增加，喷嘴内部的压力、速度及湍流动能呈现出先减小再增大然后减小的趋势，而空化体积分数先增大后减小。这是由于圆形分布的五射流相互作用，导致其流场分布极其不均匀且速度幅值过大，因此将圆形喷孔改进为正方形喷孔。改进后的喷嘴内部流场分布均匀,最大出口压力为0.19 MPa、最大出口速度为11.1 m/s、最大湍流动能为5.11 m²/s²、最大气泡含量为52.5%,有效提升了喷嘴性能。