激光切割超音速喷嘴的流场特性

为了得到具有优良的射流流场激光喷嘴, 设计了一种组合型超音速喷嘴, 建立了该喷嘴计算流体动力学(CFD)分析所需的控制方程。其中湍流模型采用标准k-ε方程, 计算网格采用三角形非结构网格。基于有限体积法对控制方程进行离散并采用耦合式求解器求解。利用SIMPLEC算法解决速度与压力耦合问题, 进而实现对喷嘴流场分析。分析结果表明超音速喷嘴最佳入口压力就是其设计压力(7×105 Pa), 此时其射流流场特性最好, 适合于高速、大厚度激光切割。将CFD分析结果与已有纹影图实验方法的结果进行对比, 发现二者具有较好的一致性, 证明了CFD方法的可行性。