机械工程学报

作者：袁晓明, 肖浩阳, 徐新宇, 张杰, 宋具宝, 刘存飞

单位：燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室 秦皇岛 066004

关键词：雾化喷嘴,VtD模型,正交试验,遗传算法,结构优化；

基金：国家自然科学基金青年基金(52206054)、中国博士后科学基金(2020M683525)和陕西省自然科学基金面上(2021JM-328)资助项目。

雾化喷嘴是液压传动系统的末端执行元件，可将水或油等流体介质进行雾化，其雾化性能对消防灭火、农药喷洒和降尘清洁等应用场景的工作效率有显著影响。以一种典型压力旋流式雾化喷嘴为研究对象，采用VoF to DPM(VtD)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型和网格自适应技术建立流场仿真模型，分析喷嘴雾化原理，探究在不同入口压力下喷嘴雾化锥角和雾滴平均粒径的变化规律。以喷嘴旋流槽宽度、旋流槽数量、喷嘴直管段长度和喷嘴直径为设计变量，喷嘴雾化锥角和雾滴平均粒径为目标变量设计正交试验，结合神经网络与非支配排序遗传算法，优化喷嘴关键结构参数。优化后喷嘴的雾化锥角为64.14°，平均粒径为0.102 mm，相比于初始设计模型，分别提升了8.6%和5.6%。经试验验证，雾化锥角和系统流量的仿真与试验结果最大误差分别为6.2%和6.6%。本研究可为喷嘴类产品的雾化射流机理研究提供理论支持。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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