设计参数依照PS50型消防水炮：工作压力1.0 MPa，额定流量50 L/s，主管道D=80 mm，喷嘴出口d=38 mm[5]。收缩段长度L由α确定，α取值为13°～40°，分别建立不同的收缩角喷嘴模型（图1）。
2 数学模型
采用ICEM软件创建三维模型并划分结构化网格， Fluent模拟边界条件设置为：进口条件采用压力进口，为1 MPa，出口采用压力出口，设置为大气压力，壁面选择无滑移壁面条件。计算采用分离隐式求解器，压力场和速度场的耦合采用SIMPLE算法，迭代的压力、动量和湍流度均采用二阶迎风格式，各变量的收敛残差设置为10-4。
3 计算结果分析
图2和图3分别为喷嘴数值模拟的静压云图和速度云图，由图2可以看出，入口段压力降低比较平缓，越接近出口压力梯度越大，到出口截面压力降低很剧烈，过大的压力梯度不利于保持流动的稳定性；图3速度云图可以看出，出口附近速度梯度很大，导致形成很大的卷吸角，不利于射流的集中。从而可以得出，直流式消防水炮喷嘴在临近出口处存在较大的压力梯度和速度梯度，不利于保持射流的稳定性。
图4为不用收缩角的流量系数，从图中可以看出，当收缩角为13°时流量系数最大为0.95，随着收缩角的增大，流量系数逐渐减小，因此为了保证直立式消防水炮的射流流量，收缩角应尽量选择13°。
4 结语
该文用数值模拟实验的方法研究了直流消防水炮喷嘴内流场的速度和压力分布规律的影响，主要研究结论如下。
（1）直流式消防水炮喷嘴在临近出口处存在较大的压力梯度和速度梯度，在出口后形成较大的卷吸角，影响射流长度。
（2）收缩角在13°～40°内，收缩角为13°时流量系数最大0.95，随着收缩角的增大，流量系数逐渐减小。
参考文献
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