为提高空气喷嘴的喷涂性能,采用计算流体力学对空气喷嘴与喷涂面之间的雾化流场进行数值模拟,并结合响应面法对喷嘴的结构参数与工况参数进行总体优化。首先搭建热线风速仪测速实验台验证数值计算模型的准确性,然后设计三因素的中心复合试验,建立以塑形气孔斜面倾角α、环形气孔压力p1、塑形气孔压力p2为设计变量,以喷涂面中心压力pc为目标变量的响应面回归模型与数学优化模型,进而对喷嘴的结构参数与工况参数进行优化,求得喷嘴特征参数的最优组合。结果表明利用响应面法对喷嘴特征参数进行优化设计可有效改善喷嘴的雾化流场,优化后的喷涂面中心压力降低了57.6%,有利于均匀喷涂;通过分析响应面图,可总结出各特征参数对喷涂性能的交互影响规律。

以平整机吹扫系统中三维空气喷嘴为研究对象确定了喷嘴的结构参数;基于流体力学的基本方程和RNG k-ε湍流模型建立了吹扫射流的数学模型。从喷嘴内部以及喷射外流场的流动状态、喷嘴轴线上的速度和压强分布、靠近钢板处的气流分布情况三个方面对吹扫流场进行了稳态分析;采用自由表面模型对吹扫流场和吹扫效果进行了非稳态分析。研究表明：该类型的喷嘴外部流场成窄带形分布;气流冲击钢板后在钢板上形成冲击区和漫流区;所选喷嘴在高度为150 mm时沿着钢板宽度方向形成的打击范围为0.06 m并且经过0.06 s冲击点处的水分已经被吹扫干净但是沿着钢板长度方向还有部分水分残留。