焦炉喷补是延长焦炉寿命的各种技术中最为经济适用的一种技术。目前应用最为广泛的是半干法喷补技术。但在喷补的过程中,焦炉喷补设备会因为密封面磨损而漏气,致使喷补粉尘弥漫在空气中,从而给环境和操作工人的身体健康都带了很大的威胁。为了解决这个问题,有必要对目前广泛使用的喷补机进行必要的改进。新的构思是加装一个喷补吸料器在喷补机的出料口,利用喷嘴喷出高压空气而产生射流吸附作用,使料斗里的粉料呈负压状态而被吸入喷管并送到喷枪。这样的做法杜绝了粉尘飞扬的可能,而且因不涉及密封面的磨损问题而较大地提高了喷补机的使用寿命。本文应用FLUENT对高压空气喷嘴喷射的流场进行了数值模拟和仿真分析。通过模拟和仿真,优化了喷嘴内部结构,研究了高压空气喷嘴参数对喷射的影响和喷管内流体的变化规律。具体研究如下:(1)构思了新型无尘喷补机的结构。针对现役的半干法喷补机污染环境损害工人的健康的问题,笔者在出料口下方加装喷吹吸料器,并将高压空气从原来的入气口下移到吸料器的喷嘴上,利用高压空气的射流吸附作用使喷补料在负压的吸引下进入喷吹吸料器,使无尘喷补成为可能。(2)应用前处理软件GAMBIT建立了喷嘴内部流场的三维模型,利用FLUENT软件对高压空气在喷嘴内部流场作了模拟分析。分析了喷嘴形状与尺寸参数对喷嘴的内部流场的影响。(3)通过对高压空气喷嘴的外部喷射过程的模拟仿真,分析喷射过程的压力和速度变化,分析喷嘴喷射流场的射流特性。(4)通过对喷嘴射流流场压力图和速度图的比较分析,研究了喷射的射流流场的压力特性,同时研究了周围空气介质的运动情况,找到不同入口压力条件下喷射在喷管中形成的最低负压值。(5)通过模拟仿真,求出压力为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa四种情况下,喷管内压力值与喷嘴口之间距离的关系曲线。这些关系曲线表明:喷吹的压力越大,则最低负压值越小,其位置与喷嘴口的距离越大。(6)本文测得喷补料的下降阻力折算为0.012MPa,据仿真分析,喷补吸料器仅有一段区域满足要求。本文得出了这个区域的分布。