机械工程学报

作者：孙海超, 李亚林, 王希坤, 陶贤明

单位：江苏大学流体机械工程技术研究中心 镇江 212013

关键词：同轴射流,冲击性能,打击力试验,水膜,数值模拟；

基金：国家自然科学基金(51809120),江苏省自然科学基金(BK20180871),江苏省水利科技(2022018),江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX24_3959),台州市科技计划(24gyb61)资助项目。

为了获得低压工况下同轴水-水射流喷嘴几何参数和速度比对射流冲击性能的影响规律，基于正交试验方法设计了9种不同方案的同轴喷嘴，开展高速摄影试验，分析同轴射流冲击平板形成的水膜，并进行射流打击力试验；采用VOF-CSF耦合模型对水膜进行数值模拟，揭示了优化后同轴喷嘴冲击性能得到改善的本质原因。研究结果表明，在总流量为6 L/min条件下，内外喷嘴的相对位置对射流打击力有显著影响，内喷嘴厚度的影响最小。随速度比增加，多数喷嘴的打击力时均值会减小。在内喷嘴流量不变条件下，同轴水-水射流冲击平板形成的水膜半径试验数据与模拟结果较为吻合，水膜内部出现大量气泡，且随速度比增加，膜内流动紊乱性先增加后减小。喷嘴优化前后对比结果显示，相同速度比条件下的同轴射流具有相似性，且优化喷嘴模型展现出更好的射流集束性，更有利于将动能转化为压力能。研究结果对低压同轴射流喷嘴的优化设计以及工业应用都具有重要的借鉴意义。

来源：2026年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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