В последнее время распыляющие устройства все больше используются в различных отраслях промышленного производства, в которых появляются новые способы распыления и соответственно новые конструкции распылительных устройств. Одним из современных методов нанесения жидких лакокрасочных покрытий на различные поверхности является метод безвоздушного распыления с использованием центробежной форсунки [1–4].
В связи с этим особый интерес представляет исследование динамики движения частиц жидкого лакокрасочного покрытия в центробежной форсунке методами математического моделирования [5–8].
Схема расчетной модели представлена на рис. 1. В схеме предусмотрена цилиндрическая вихревая камера а — 2–2»- а», в которую жидкость поступает по нескольким тангенцианальным каналам, расположенным в одной плоскости 1–1», перпендикулярной оси форсунки О — O». Coпло форсунки 3–4–4» — 3» также имеет цилиндрическую форму, переход оси вихревой камеры к соплу образован поверхностью усеченного конуса 2–3–3»-2».
Для исследования движения частицы в сопле центробежной форсунки воспользуемся уравнениями Лагранжа 1-го рода [9–10]:
где Fx, Fy, Fz — проекции на оси координат внешних сил, действующих на частицу;
m — масса частицы жидкости;
— неопределенный множитель Лагранжа;
N — нормальная сила реакции поверхности;
Присоединяя к уравнениям (1) уравнения связи, получим для конического участка:
где R — радиус основания конуса; h — высота конуса.
Для цилиндрического участка:
где R – радиус цилиндрической части.
Получаем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными х, у, z и λ. Полученную систему уравнений решаем в среде MATHCAD. В результате получаем график траектории частицы жидкости в сопле центробежной форсунки и значения проекций скоростей частицы жидкости на оси координат на выходе из форсунки.
Корневой угол факела определяется отношением тангенциальной
и осевой ω = z составляющих скорости [3]: