钢坯在高温条件下快速氧化,会在其表面形成一层氧化铁皮(鳞皮)。钢坯轧制前,必须去除表面的氧化铁皮,否则氧化铁皮会在轧制过程中压入钢坯表面,严重影响钢材的表面质量。利用高压水的机械冲击力去除氧化铁皮的方法(高压水除鳞技术)是目前最为通行有效的方法。高压除鳞喷嘴是高压水除鳞技术的核心部件。高压除鳞喷嘴可以形成扁平、扇形射流束,由于这种喷嘴所形成的射流汇聚性好、喷射角可以在很大范围内变化、打击力均匀一致,因此被广泛地应用在除鳞工艺中。喷嘴结构参数的变化会对喷嘴射流性能产生影响。在对喷嘴射流流场的研究中,研究的内容包括以下几个方面:(1)利用CFD软件在其它参数不变的情况下对不同V型槽形成的出口扩张角θ、锥孔深度h、内表面圆锥孔所形成的入口收缩角α这三个关键结构参数的模型进行数值模拟。研究单因素变量对喷射角、射流流量、射流速度这些指标值的影响。(2)利用正交试验的方法给出各结构参数离散试验点的组合。利用极差分析法和方差分析法分清各因素及其交互作用的主次关系、试验因素的优水平和试验范围内的最优组合。找出指标值随因素变化的规律和趋势,为进一步的试验指明方向。(3)利用MATLAB软件构建BP神经网络对高压除鳞喷嘴性能进行预测。通过正交实验表并结合CFD仿真,构建BP神经网络训练用样本数据库。以此对神经网络进行训练,使其对喷嘴不同结构参数到射流性能指标这一映射进行拟合。并利用神经网络对随机抽取的样本进行精度校验,使其满足精度要求。(4)构建高压除鳞喷嘴测试用实验平台,对不同结构参数下喷嘴的射流性能进行分析。测试出喷嘴喷射角大小、射流流量随压力的变化规律、射流打击力和打击力分布随压力的变化规律,通过实验分析对数值模拟结果的可靠性进行验证。