1.一种适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:其包括喷射组件、供料组件以及偏转组件;
所述喷射组件包括同轴布置并依次连接的高压进水接头、混料腔体、水喷嘴和聚焦管,所述高压进水接头与所述混料腔体的第一端连接并在连接处采用O型密封圈密封,所述混料腔体的第二端与所述聚焦管连接,所述混料腔体侧面设置有磨料入口;
所述供料组件与喷射组件位于同一平面,所述供料组件包括磨料输送管,所述磨料输送管与所述磨料入口连接并在磨料入口连接处利用O型密封圈密封;
所述偏转组件与喷射组件同轴连接,所述偏转组件设置有偏转喷嘴,所述偏转组件与聚焦管末端连接,所述偏转喷嘴的喷嘴出口处内部设置有偏转流道;所述偏转流道的偏转角度为90°~180°;
所述偏转流道的喷射流道在截面上采用阵列式结构,其中阵列的组成元素为孔或半圆矩形槽,多个孔组成的阵列为圆周阵列或矩形阵列;所述半圆矩形槽包括第一半圆矩形槽以及第二半圆矩形槽,多条半圆矩形槽组成的阵列为均等阵列或梯度阵列;
所述偏转角度通过下述方法进行确定:
S1、计算喷嘴出口截面喷射速度:喷嘴喷出前的高压水的压力势能与水射流喷出的动力势能相等,表示为:式中,等号左侧表示喷嘴喷出前的压力势能,其中,g表示重力加速度,P表示高压水的压力,v1表示喷出前的流速,h1表示射流出入位置高度,ρ1表示喷出前的水流密度;等号右侧表示水射流喷出的动力势能,其中,P0表示常压,v2表示水射流喷出速度,h2表示射流喷出位置高度,ρ0表示射流喷出的水流密度;在高压条件下有P>>P0,v2>>v1,h1≈h2;引入与水压相关的射流阻力系数μf,喷嘴出口截面喷射速度Vj的计算公式为:S2、确定不同喷嘴出口截面上单个流道的出口流量:其计算公式如下:2
当阵列的组成元素为孔时计算公式为:Q1=(D1/2)·π·Vj1=S1·Vj1;
2
当阵列的组成元素为狭缝时计算公式为:Q2=[(D2/2)·π+lD]·Vj2=S2·Vj2;
S3、根据步骤S2计算的喷嘴单个流道的出口流量,确定喷嘴流道截面出口总流量Q总,具体计算公式如下:当阵列的组成元素为孔时计算公式为:Q总=N·Q1
当阵列的组成元素为半圆矩形槽时计算公式为:Q总=N·Q2
其中,Vj1、Vj2分别表示阵列孔类型喷嘴出口截面喷射速度、阵列半圆矩形槽类型喷嘴出口截面喷射速度;Q1、Q2、Q总分别表示阵列孔类型喷嘴单个流道的出口流量、阵列半圆矩形槽类型喷嘴单个流道的出口流量、喷嘴流道截面出口总流量;D1、D2分别表示孔流道直径、半圆矩形槽流道圆弧直径;S1、S2分别表示孔流道出口截面面积、半圆矩形槽流道出口截面面积;
l表示半圆矩形槽流道截面圆心距;N表示流道数量,流道数量通过数值模拟确定;
S4、构建喷射出口磨损模型,以磨损量E最低为目标确定偏转角度,喷射出口磨损模型如下式所示:其中,E为磨损量,S为流道总横截面积;α为偏转角度;Q总为喷嘴流道截面出口总流量。
2.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述偏转流道的喷射流道截面还能够设置为圆形、矩形、正方形或多边形。
3.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述偏转喷嘴基于六角棱柱体加工,偏转流道出口在六角棱柱体任意一面上均匀分布或在不同棱柱面上均匀分布。
4.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述高压进水接头与所述混料腔体的第一端采用内螺纹连接;所述混料腔体第二端与所述聚焦管采用外螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述偏转组件与聚焦管末端之间采用内螺纹连接,两者在运动过程中相对静止。
6.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述孔的直径为0.2mm,所述第一半圆矩形槽的半圆直径为0.15*0.6mm,所述第二半圆矩形槽的半圆直径为0.2*0.6mm。
7.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:多条半圆矩形槽组成的均等阵列包括多条第一半圆矩形槽或多条第二半圆矩形槽,多条半圆矩形槽组成的梯度阵列包括一条以上第一半圆矩形槽以及一条以上第二半圆矩形槽。
8.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述孔的数量为3孔、5孔、6孔或9孔。
9.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:所述第一半圆矩形槽和第二半圆矩形槽的总数量为2条、3条、5条或7条。
10.根据权利要求1所述的适用于复杂异形内腔结构内表面的抛光喷射装置,其特征在于:流道截面面积S与偏转角度α之间的关系还能够表示为:其中,C为常数;
f(α)表示磨料粒子冲击角函数:
0.8 1.3
f(α)=[(sinα) (1+1.8(1‑sinα)) ]式中,α为流道的偏转角度。