截断式脉冲射流流场结构模拟与冲蚀硬岩能力分析

孔盘截断式脉冲射流能够充分利用水锤压力、高速侧向流、循环载荷等效应,破岩效率高,在硬岩破碎中具有较高的开发潜力。基于VOF模型和动网格技术,建立与截断式脉冲射流生成装置几何及运动过程一致的两相流瞬态计算模型,结合高速摄像技术,研究了截断式脉冲水射流的流体结构的动态演变动力特征,测试了截断式脉冲水射流的破岩能力,并分别从流畅结构和破岩能力上与常规圆柱水射流进行了对比分析。研究结果表明:截断式脉冲射流有助于在射流末端形成偏转的瓦状尖体结构,可有效减弱或避免激波阻力的影响;截断式脉冲水射流在破岩过程中,岩石靶物冲蚀孔口呈现非轴对称形态,与常规圆柱射流相比,截断式脉冲射流能够大幅度提升破岩速度,增大破岩体积。