煤层割缝器用双梯度喷嘴结构设计与优化

为提高高压水射流煤层割缝器的切割能力，提出采用双梯度结构对喷嘴这一关键部件进行结构设计及优化来改善喷嘴喷射性能的新思路。针对安装于63割缝器总长为17mm的双梯度喷嘴，在正交实验指导下，采用Realizablek-ε湍流模型对不同参数组合下喷嘴出口流场进行了模拟。数值模拟结果表明双梯度喷嘴结构参数为L1=6mm、θ1=18°、θ2=35°、L=6mm、d=2.5mm时，其轴向速度在150mm靶距处最大且衰减较慢。通过对数值模拟优化喷嘴结构进行试制，在室内运用3DPIV对其性能实验测试。实验结果表明在本文实验条件下，双梯度喷嘴结构参数为L1=6mm、θ1=18°、θ2=35°、L=6mm、d=2.5mm时，其射流出口流场平均速度最大，速度场分布较为理想，在150mm靶距处的平均速度为普通喷嘴的1.4倍。