高压水射流切割流场的数值模拟研究

利用计算流体动力学(CFD)的方法对高压水射流切割进行了多相流的数值模拟,研究并分析了淹没流与非淹没流的影响、压力的影响、喷嘴直径的影响、喷嘴对射流的影响以及淹没与非淹没流下磨料的流动特性关系,其结果可为高压水切割工具的设计提供参考依据.     

磨料射流旋转切割套管试验及工程计算模型

针对海洋废弃井口切除的工程需求,在淹没条件下进行射流压力、喷嘴直径、喷嘴个数、切割头转速、切割持续时间、喷距、磨料质量分数、磨料种类等因素对切割影响规律的试验研究,并建立淹没条件下套管切深与时间关系的工程计算模型.结果表明:高射流压力、大直径喷嘴、较多的喷嘴个数、长作业时间、小喷距时切割深度较大;切割头最优转速为7.8 r/min;磨料质量分数在26.1%时切割效率最高;铁砂的切割效果最好;工程计算模型可为套管切割深度的预测和套管切断时机的判断提供理论依据.     

水－磁约束等离子弧切割方法研究

提出了用水箍及磁场对等离子弧进行综合二次约束的原理，并通过不锈钢切割试验探讨了水－磁约束等离子弧的特性、切割质量和加工速度的一般规律。研究表明：这种二次约束方法兼具水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的切割效果都优于单一水约束或磁约束所能达到的效果；利用水－磁二次约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性。     

水—磁约束等离子弧切割方法研究

提出了用水箍及磁场对等离子弧进行综合二次约束的原理，并通过不锈钢切割试验探讨了水－磁约束等离子弧的特性、切割质量和加工速度的一般规律，研究表明：这种二次约束方法兼具水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的切割效果都优于单一水约束 或磁约束所能达到的效果；利用水－磁二次约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性。     

水磁综合约束等离子弧加工陶瓷方法研究

为减小陶瓷板件切口宽度，提高切口质量，采用水箍和磁场对附加阳极等离子孤进行综合二次约束，通过陶瓷板加工试验研究，探讨了水磁综合约束等离子弧的特性、加工质量和加工速度的一般规律。研究表明：该约束方法兼有水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的相工效果都优于单一水约束或磁约束的；利用水磁综合约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性；采用直径3mm的喷嘴对6mm厚的Al2O3陶瓷板进行切割，可获得宽度4.6mm的光滑切口，无渣切速可达0.9-1.2m/min。     

广东省韶关钢铁集团有限公司：宽板轧机高压水除鳞系统节能技术集成的研究应用

高压水除鳞系统是热轧板（卷）生产中的一项重要控制技术，传统的高压水除鳞系统一般由高压水泵站、高压管路、控制阀台、除鳞箱、机上除鳞器、电控系统等部分组成。高压水除鳞采用高压射流切割原理，在除鳞箱中通过喷嘴喷射出的高压水，打击高温钢坯表面，去除炉生氧化铁皮，由于高压水除鳞作业的间断性，能源利用率低，浪费严重，     

磨料射流定向切顶系统的设计与研制

N00工法是一种节约资源并能降低开采成本的长壁采煤工法，快速无伤定向切割顶板岩石使采空区顶板垮落是该工法的关键。基于水射流理论与技术，提出了利用磨料射流定向切割顶板的新思路，研究了磨料射流定向切顶系统的结构组成及工作原理，设计了水射流喷嘴、切割喷头、定向器、输送机及磨料供给系统等关键部件的结构与尺寸，通过实验优化了磨料射流定向切顶的最优工作参数，并于陕西某矿S1201-Ⅱ工作面进行了顶板切割试验。结果表明，在射流压力25 MPa,喷嘴直径1.5 mm,磨料类型黄沙/石英砂，磨料质量分数3.5%,切割速度4.4 mm/s条件下，系统可在1个循环时间(50 min)、1个步距(840 mm)范围内对7 000～8 000 mm长度的4孔同步定向切缝，实现对留巷顶板的快速高效定向切割。     

前混合磨料水射流连续加料系统设计与实验研究

针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进入高压胶管,最后经切割喷嘴加速后喷出,形成连续磨料水射流。为使系统性能最优,分析了连续加料系统的结构组成及工作原理,并设计了系统的结构与尺寸;运用数值模拟方法对影响连续加料与射流性能的主要因素——切割喷嘴与射流泵喷嘴面积比进行优化设计,分析了其对系统性能的影响规律,确定了其最优取值范围;通过室内压力测试、连续加砂及切割试验对系统性能进行了验证,结果表明,在合适的面积比结构下,该连续加砂系统在磨料入口能形成负压及足够的压力梯度,将磨料吸入并加速,且在切割喷嘴端仍然保留足够的静压转化为动能,实现前混合磨料水射流的连续高效作业。     

小流量磨料射流切割性能的试验研究

在非淹没条件下,前混合磨料射流切割所用的圆形喷嘴直径多在1．3mm以上,磨料消耗量大,射流功率大,不能满足生产所要求的小型化、高压力、小流量的发展方向,为了前混合磨料射流的快速发展,提倡采用直径较小的圆形喷嘴。对φ0．65mm和φ1．38mm普通圆形喷嘴所产生的射流进行了对比试验研究,得出了这两个圆形喷嘴在非淹没条件下切割铝板所产生的射流运动规律。实验结果表明：在非淹没和其他条件相同的情况下,φ0．65mm圆喷嘴射流比φ1．38mm圆喷嘴射流的移动速度减慢了大约20％,但切割比能耗降低了大约57％。     

超高压水射流破岩及切割实验研究

利用国产高压水射流切割系统，对不同性质的材料进行了切割实验，考察了泵压、喷嘴横移速度、喷距和聚丙烯酰胺质量分数对射流切割效果的影响。实验结果表明，射流的驱动泵压与其切割深度成正比，喷嘴横移速度和喷距增加将使切割深度降低。聚丙烯酰胺对射流切割系统具有双重作用，因而其质量分数存在一个最佳值。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的切割实验表明，在其他实验条件一定的情况下，无孔隙材料的切割深度远低于大孔隙材料。     

围压下磨料射流喷射套管及灰岩实验研究

在设计可承受围压的磨料射流喷射实验装置基础上,选取低孔低渗的石灰岩及套管试件,改变喷射压力、围压、喷嘴直径、喷射距离等因素,分析磨料射流切割套管及岩心的特性。结果表明,喷射压力、喷嘴直径等是影响磨料射流喷射效果的主要控制因素,喷射压力及喷嘴直径越大,喷射效果越好,射孔深度越深;射穿套管的时间对喷距及围压较为敏感,但岩样中的射孔深度对二者变化时的响应较小。     

高压水射流切割装置和切割试验研究

高压水射流切割是一项正在发展中的新技术,由于它具有许多其它切割技术所不能比拟的优点,因此日益受到人们的注意和重视。本文介绍了高压水射流切割的装置和对非金属板材切割试验的情况,得到了射流压力、喷嘴口径、靶距、进给速度与切割深度之间的关系,探讨了高分子聚合物对射流性能的影响。此外,还介绍了对板材进行复杂形状的切割等。     

超高压水射流破岩及切割实验研究

利用国产高压水射流切割系统 ,对不同性质的材料进行了切割实验 ,考察了泵压、喷嘴横移速度、喷距和聚丙烯酰胺质量分数对射流切割效果的影响。实验结果表明 ,射流的驱动泵压与其切割深度成正比 ,喷嘴横移速度和喷距增加将使切割深度降低。聚丙烯酰胺对射流切割系统具有双重作用 ,因而其质量分数存在一个最佳值。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的切割实验表明 ,在其他实验条件一定的情况下 ,无孔隙材料的切割深度远低于有孔隙材料。     

基于BP人工神经网络的磨料水射流切割深度模型

在已知的磨料水射流切割混凝土实验数据的基础上,应用BP人工神经网络理论,并且借助MATLAB神经网络工具箱,建立磨料水射流切割深度模型.模型中包括的射流参数有射流压力、靶距、磨料粒径、磨料流量、磨料喷嘴直径、磨料喷嘴长度及横移速度.通过模型预测结果与实验结果的比较,表明模型具有一定的精度.     

水射流切削钴结壳性能研究

建立了水射流系统的动力学模型,通过仿真研究获取了水射流系统参数与水射流切削性能的作用规律．仿真结果表明：水射流的有效作业距离为水射流的等速区长度;水射流的工作压力越高,水射流的出口速度越大;喷嘴的轴向射流速度变化与围压无关．开展了水射流切削钴结壳模拟料性能实验研究．实验结果表明：水射流切削钴结壳模拟料时存在一个门槛压力...     

煤层水力割缝自吸磨料喷嘴特性与参数

针对煤矿纯水射流割缝遇硬煤失效,而磨料射流割缝技术难以实现磨料连续添加等问题,基于引射原理,采用前后双喷嘴结构,设计出一种自吸式磨料射流割缝喷嘴,可以连续吸入割缝产生的煤粒形成磨料射流,提高割缝能力.通过液固两相数值模拟,发现煤粒在喷嘴内经历了3个加速阶段:吸入口加速段、混合腔加速段和后喷嘴加速段.以提高吸入量和最终煤粒的速度为指标,得到喷嘴的最优结构:前喷嘴直径为3 mm,后喷嘴直径为5 mm,后喷嘴长度15 mm.对比割缝实验结果表明,自吸式磨料射流割缝喷嘴的割缝效率较传统割缝喷嘴明显提高.     

液氮磨料射流流场特性及颗粒加速效果研究

采用计算流体力学方法,在考虑液氮物性变化以及液氮与磨料颗粒相互作用的基础上,模拟液氮磨料射流流场,并分析液氮射流对磨料颗粒的加速效果。结果表明:在相同喷嘴压降下,液氮磨料射流不仅具有比磨料水射流更高的射流速度和颗粒速度,而且能够在壁面上产生与水射流相当的射流冲击效果;液氮射流能够对颗粒产生较好的加速效果,最大颗粒速度随着喷嘴压降和喷嘴直径的增加而增大,随着颗粒直径的增加而降低;围压和颗粒初始速度对最大颗粒速度影响极小,在工程应用中可以忽略不计。