剪切型空化水射流喷嘴解离石墨颗粒的流场特性 论文

为了深入研究剪切型空化水射流在解离鳞片石墨过程中石墨颗粒的流场特性，研究人员采用了图像法和数值模拟两种方法来分析射流流场的特征。在实验过程中，使用高速摄像机获取的剪切型喷嘴射流结构图像显示，喷嘴出口位置产生了大量气泡，形成了典型的空化云结构，进而构成了稳定的空化水射流。

为了进一步理解这一过程，研究人员利用FLUENT软件对剪切型空化水射流喷嘴在解离鳞片石墨时的全流场进行数值模拟。通过选择欧拉模型（详细介绍可参考颗粒流数值模拟），将水作为主相、石墨颗粒作为次相，并选择了经典的k-ε湍流模型进行计算。通过分析喷嘴入口压力对石墨颗粒流场轴向速度和轴向动压强分布规律的影响，结果表明石墨颗粒流场的轴向速度与轴向动压强的分布规律具有相同的轴对称性，并且在轴心位置的速度与动压强的变化规律相似，在轴向位置坐标21 mm的扩散段处均达到最大值。这一现象表明，在喷嘴横截面上存在速度梯度，导致石墨颗粒之间发生速度滑移，产生相互作用力，从而实现了石墨颗粒的相互剥离。