气动无针注射器喷嘴射流的数值模拟

简介

为研究兽用气动无针注射器的喷嘴结构对射流形态、轴向喷射速度和动压的影响,利用计算流体动力学工具对淹没和非淹没两种实验工况下的高压射流进行数值模拟。在淹没环境中,采用Standard k-ε湍流模型,对平顶型、锥型和锥直型三种典型喷嘴的射流流场特性进行分析;在非淹没环境中,采用Standard k-ε湍流模型和VOF模型,对不同几何参数锥直型喷嘴的射流流场进行模拟分析。结果表明在淹没环境中,锥直型喷嘴能够得到可控性较好且速度更高的射流;在非淹没环境中,当喷嘴直径为0.25 mm、收缩段长度为5 mm时,随着收缩角的增大,射流轴向速度先增大后减小,并在收缩角为30°时达到最大值;长径比为3的圆柱段能够较好聚集加速射流;入口压力为31 MPa的锥直型喷嘴产生的射流滞止压强能够满足兽用无针注射的要求,其滞止压强最大值位于以喷嘴中心轴线为圆心,半径0.06~0.07 mm的圆周内。该研究对无针注射器微型喷嘴的性能评估和优化设计有一定的参考意义。