在前混合磨料水射流切割设备中，喷嘴是一个非常关键的部件，由于喷嘴是形成水射流工况的直接元件，它一旦出现故障，将直接影响系统的正常工作。因此，研究出性能良好、材料适宜又与主机匹配的喷嘴，将极大地提高射流的效率。喷嘴结构、材料、工艺和检测方法的研究是高压水射流设备研究的重点工作，喷嘴的完善是成套设备技术水平提高的重要标志。
喷嘴的形状和几何参数、喷嘴的材质是影响磨料水射流喷嘴磨损程度和使用寿命的两个主要因素。本文主要探讨通过模拟仿真改进喷嘴内部结构，减少磨料颗粒对喷嘴的磨损程度，从而延长喷嘴的使用寿命。近年来，用数值模拟的方法对水射流的研究逐渐多，如上海大学的胡贵华等利用CFD软件对前混合磨料水射流圆锥型喷嘴进行了深入研究；武汉科技学院的王东等也利用CFD软件对水1喷嘴内部流动的模拟仿真bookmark1 1.1喷嘴内部流动的控制方程喷嘴的内部流动为紊流，紊流是一种高度复杂的非稳态三维流动。考虑不可压流动，使用笛卡儿坐标系，速度矢量“在、和z方向的分量为u、和w，考虑平均密度的变化，采用时间平均法，可写出紊流平均流动的控制方程。
为了更好地了解喷嘴内部高速运动流体的运动规律，便于设计出既能形成良好出流条件又能减少流动损失的喷嘴，拟对喷嘴内部流动进行模拟计算。
3种有代表性的喷嘴来进行仿真计算：流线型喷嘴，（a）；圆锥型喷嘴，（b）；圆柱型喷嘴（c）1.3喷嘴内部流动计算的边界条件计算中，假定3种型式的喷嘴内部流动的边界条件相同。它们的条件分别为：速度条件：设为均匀流，速度一=2m/s；压力条件：压力Pm=紊流参数：其中：k为紊动能；e为紊动耗散率；u为紊流平均速度；I为紊流强度；C〃为系数，这里取0.09；1为紊流长度尺度。
（2）出口条件假设从喷嘴进来的水与从喷嘴出去的水量相同。
速度条件：速度梯度|紊流参数：In壁面区为网格*外部区，本文计算采用壁面函数法。
分别对3种喷嘴内部流动的压力、速度、紊动能、紊流耗散、轴线上的轴向速度进行计算，得到它们的分布，如6所示。其中，中X轴代表轴线上的位置，Y轴代表此点流体的速度。
几种喷嘴的速度分布图几种喷嘴的紊动能分布图几种喷嘴的紊流耗散分布图几种喷嘴轴线上的轴向速度计算结果及实验对比分析2.1仿真计算结果分析通过对流线型喷嘴、圆锥型喷嘴和圆柱型喷嘴的仿真计算，为喷嘴的优化设计和选择提供了依据。
3种型式的喷嘴对压力的影响由计算结果及可以看出，3种型式的喷嘴随着流动的进行压力都下降，并且下降越来越慢。但是压力下降的速度3种型式的喷嘴依次加大，在圆柱型喷嘴的后半部分还出现了负压。
3种型式的喷嘴对速度的影响由计算结果及可以看出，在进口速度为2m/s的情况下，3种型式的喷嘴内部流动所能达到的*高速度是不同的，流线型喷嘴与圆锥型喷嘴的速度基本上是一致的，而圆柱型喷嘴达到的*高结果要低一些。由可以看出，当流体进入圆柱段距离是喷嘴直径的24倍时，流动的速度基本上达到*大。
3种型式的喷嘴对紊动能及紊流耗散率的影响由计算结果及、可以看出，3种型式的喷嘴内部流动紊动能与紊流耗散率的分布基本一致，主要产生在近壁区和几何形状变化较大的区域。从数值上看，圆柱型喷嘴的紊流耗散要比流线型喷嘴与圆锥型喷嘴大得多。
2.2实验对比分析针对3种喷嘴型式，在实验室做了一系列的试验。试验设备主要由高压水发生装置、磨料供给系统与工作台组成。
材料为硬质合金YG6，磨料为80目金钢沙，试验时间相同，为1h.将试验结果进行分析，并与仿真结果进行对比，可以看出：从切割效果上来看，在同样压力和喷距下，流线型喷嘴的切割深度*大，圆锥型喷嘴次之，圆柱型喷嘴要小得多。
从喷嘴的磨损来看，圆柱型喷嘴磨损*快，且工作压力很快下降，流线型喷嘴磨损*慢；流线型喷嘴的磨损区域主要在喷嘴的前端出口处，而圆锥型喷嘴和圆柱型喷嘴则集中在几何形状变化较大的区域，这与仿真结果是一致的。
3结语本文对几种典型结构型式的喷嘴进行了仿真计算，并通过试验进行了验证。通过对流线型喷嘴、圆锥型喷嘴、圆柱型喷嘴在压力损失、速度分布、紊流耗散等方面的计算与对比，得到了压力损失、速度分布、紊流耗散等分布，为长寿命喷嘴的结构设计提供了依据。
