微喷嘴射流截面能量密度和信息熵

2020年第9期液压与气动161 doi:10.11832/j.issn.1000-4858.2020.09.024

微喷嘴射流截面能量密度和信息熵

李燕1，全勇男1，蔡茂林2

(l.SMC(中国)有限公司，北京100176；

2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)

摘要：静电消除器微喷嘴出气量的多少和空气速度，直接决定其一次电离出的正负离子数量和运送离子的能力，从而决定了其除静电的能力。因为微喷嘴出气口间隙只有几十微米，因此用粒子图像测速法研究其工作流场，存在着很大堵塞的风险。在此通过数值仿真方法对微喷嘴工作流场进行了分析，利用射流截面能量密度和信息熵对微喷嘴的射流截面进行了能量均匀性的定量分析研究，并发现微喷嘴出气间隙对空气动能密度分布和信息熵影响明显；小间隙喷嘴更聚能，但能量损失也更大，为后续进一步设计和优化微喷嘴性能提供了可靠的定量评估指标。

关键词：微喷嘴；射流截面；能量密度；湍流能；信息熵

中图分类号:TH138:TH48文献标志码:B文章编号：1000-4858(2020)09-0161-07 Energy Dens S y and Information Entropy of Micro-nozzle Jet Section

空气喷嘴LI Yan1,QUAN Yony-nan1,CAI Mao-lin2

(1.SMC(China)Co.,Lti.,Beijiny100176；

2.Schooi of Automation Sciencr and Electricai Enyineeriny,Beihany University,Beijiny100191)

Abstract:The aSo amouni and the aSo velocity of the statSc eliminatoo miao—ozzie determine iis ability to remove statSc electacity.Because the tao factors directiy determine the numbeo of positive and neytiye ions which are ionized ai one tirne.The gap between the outleis of the micro-—zles is only a few tens of micrometers.And there is a yreat risk of blockaye ty uss the paticle irndge velocimetro(PIV)method ty study its workiny tow fieie.Hero the workiny fow field of the micro-no z O c is analyzed by numericai siculation method.The enerey density and the information entropy are a dopted ty assess the enerey uniformity of the micro-n—zie jet cross-section.Duriny the reseerch,it was found that the at gap of the micro-nozles has a siynnlcant effect on tae at kinetir enerey density dcsiocbuicon and cntoomaicon enioopy.Theno z eeswcih sma e yapsaoemooetontenioaied,buiiheeneoyyeo s csaeso yreatee.This study proviCes a reliabie quantitative eveluation indee for the furtaer desiyn and optimization of micro-no z eepeotoomante.

Key words:micro-nozOe,jet cross section,enerey density,turbulencr enerey,infomiation entropy

引言

可以毫不夸张地说，所有人类生产、生活领域都广泛应用了喷嘴技术。小巧、精密、式样繁多的喷嘴广泛应用于工、农业生产，交通运输工具，以及人民生活的各个方面。喷嘴性能的优劣直接影响设备性能的优劣，稳定性和能效高低等。因此研究喷嘴射流特性对设备的性能非常重要，其中定量的分析研究尤为重要，但难度比较大。

国内外的学者对各种应用的喷嘴做了大量的研究工作，就喷嘴本身内部几何特征参数对最终性能进行研究。何枫等⑴对超声速欠膨胀垂直冲击射流进行了数值模拟，得到了详细的波系结构、激波形状和位

收稿日期：2020—3-19

作者简介：李燕（1980—），女，江苏常州人，博士，主要从事精密自动化装配设备和气动相关产品的研究及设计。

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