张绍英 吴 雪 刘 斌 郭 华

(1.中国农业大学工学院， 北京 100083； 2.北京工商大学人工智能学院， 北京 100048；3.廊坊通用机械制造有限公司， 廊坊 065001)

0 引言

高压射流破碎可产生强烈的剪切、摩擦、拉伸、碰撞作用，尤其能产生百兆帕级的水力空化冲击能[1-5]，是制备纳米级乳液和悬液的有效方法[6]。

高压射流破碎中的能量转化部件为射流阀。为了提升速度梯度，强化剪切、碰撞等作用，射流阀常采用流道结构固定的微孔阀，多见直孔阀、折向孔阀和对撞阀3种结构形式。相同压力下，直孔阀的液流速度梯度大、剪切作用强；折向孔阀的碰撞、湍流作用显著；对撞阀则是强化了射流撞击作用[7]。3种射流阀在结构及动力参数上均未对水力空化进行合理规划、有效控制和高效利用，对强度较高的硬、韧性颗粒的破碎能力弱。并且，出阀孔的液流中无效动能残留可达系统输入总能量的40%～60%。因此，本文通过射流阀的几何和流体动力学结构优化设计，探索强化水力空化冲击能、减少无效能量产生的方法。

1 短程射流共点交汇对撞阀技术方案

水力空化发生时可形成稳定空泡(蒸汽泡)和非稳定空泡(真空泡)。蒸汽泡主要由温度、压力变化导致的液气相转换产生；真空泡则由流速骤升导致的流体连续性破坏产生。空泡的溃灭一般都伴随压力的升高以及流速、温度的降低[8-11]。

根据水力空化经典理论，空化数σ是判定水力空化的初生条件，而流体在某处的压力低于空化初生临界压力是稳定空泡在该处产生的基本条件。……