前混合磨料射流基础研究概要

加速机理和切割是磨料射流基础研究的两个重要方面。笔者介绍了磨料射流技术及磨料粒子与流体的混合方式,分析了前混合磨料粒子在管道及喷嘴内的加速机理。结果表明:在高压输送的圆形管道中,在水流速度的带动下,经过一定的加速距离,磨料粒子的速度基本接近水流速度;在喷嘴收缩段,水流速度和磨料粒子速度同时得到大幅度加速,但磨料粒子速度总是落后于水流速度。利用建立的前混合磨料射流切割系统进行了切割试验,考察工作压力、喷射靶距及横移速度等基本参数对切割性能的影响,试验表明,工作压力对切割性能影响较大,而喷射靶距及横移速度均存在最佳范围。同时对割缝宽度进行了讨论。

前混合磨料水射流磨料颗粒加速机理分析

为了提高前混合磨料水射流的切割效果,以固液两相流理论为基础,建立了磨料颗粒在前混合磨料水射流中不同阶段的运动受力模型,分析和研究了磨料颗粒的加速机理和运动规律。理论研究表明,磨料颗粒在高压管路中加速不明显,主要加速过程是喷嘴收敛段、圆柱段和射流在大气中的核心段。数值计算结果证实了前混合磨料水射流切割同样的材料所需压力仅为后混合磨料水射流的1/10左右。

前混合磨料射流新型连续加砂系统设计与实验

前混合磨料射流连续加砂难以实现,大大降低了工作效率,制约了该技术的推广运用.针对这一问题,提出在系统中并联两个磨料罐,运用气动闸阀实现磨料罐在加砂、供料两个状态间切换,运用射流泵自行加砂,为前混合磨料射流连续加砂提供新思路.对该系统的主要部件——射流泵进行实验研究,得出吸砂时最优喉嘴距为1.5d1左右,表明引射物的密度对射流泵最优喉嘴距影响较小;用直径为3mm的喷嘴在20MPa压力、8%磨料浓度下进行了30min的实验,共消耗4罐磨料,实现了前混合磨料射流的连续加砂;根据实验条件计算每罐磨料所使用的时间,调整两磨料罐状态切换的间隔时间即可实现不同实验条件下的连续加砂.

前混合磨料水射流切割钢板和混凝土的实验研究

探讨前混合磨料水射流切割不同材料的影响因素 ,找出它们之间的关系 ,为合理预测切割深度和实际应用提供参考。试验对比研究了前混合磨料射流参数 (压力、靶距、磨料浓度和横移速度 )对切割钢板、混凝土的深度与宽度的影响 ,取得了一些有意义的结论 ,即前混合磨料切割钢板、混凝土时 ,射流参数对切割影响基本一致 ,所不同的是影响程度不一致。该研究对前混合磨料射流切割脆性材料和塑性材料具有一定的指导意义。

淹没和非淹没下前混合磨料射流切割混凝土

本文介绍了前混合磨料射流淹没和非淹没状态下切割实验系统 ,研究了两种状态下前混合磨料射流影响切割诸因素对混凝土试件切割深度的影响。结果表明 ,靶距对切割深度有显著影响 ,即随着靶距增大 ,在淹没状态下切割深度下降比非淹没状态更大 ,而压力、磨料浓度和横移速度对切割深度影响在两种状态下基本一致。

用于煤矿安全切割的前混合磨料射流加速机理研究

前混合磨料射流具有切割各种材料无火花、所需设备压力低以及操作简单等优点,具有广泛应用井下安全切割的功能。笔者根据建立的磨料粒子运动方程,推导出具有普遍意义的匀速流场内粒子路程函数以及用数值分析法求解出粒子在喷嘴内的速度;通过理论分析和具体的数值计算,磨料最主要的加速过程是在收缩段内完成,磨料粒子从喷嘴喷出时已能高达水流速度的95 %以上,磨料粒子在离开喷嘴在射流的核心段内仍将继续得到加速;同时发现,在条件允许的情况下,喷嘴的收缩段应适当长些,喷嘴圆柱段长度为喷嘴出口直径的2 .5～3.0倍最合适。

前混合磨料射流喷嘴减磨技术综述

从喷嘴的材料、几何形状、结构、加工质量等方面,介绍了前混合磨料射流喷嘴磨损机理及喷嘴减磨技术的研究现状,并从表面涂层技术、纳米技术与高性能陶瓷等方面对磨料射流喷嘴的新技术进行了展望。

前混合磨料水射流喷嘴内液固两相流的数值模拟

首先定性分析出在一定压力下,磨粒在等直径、不同圆柱段长度的喷嘴出口处存在 一个最大速度;然后运用大型CFD商业软件Fluent 6．1．18对在一定压力下,其他结构一定而不同 圆柱段长度的不锈钢喷嘴内液固两相流进行数值模拟,得到出口处磨粒速度最大的最佳长度的 喷嘴,斤对该喷嘴内液同两相流速度分布规律进行了分析,为前混合磨料水射流切割机制研究提 出了有意义的途径。

不同压力下前混合磨料射流切割CFRP的试验研究

通过介绍前混合磨料水射流系统组成及工作原理,利用两相流对磨料粒子的受力情况进行了探讨,建立磨料射流微粒冲蚀切割材料的微观过程模型。在对碳纤维复合材料(CFRP)切割试验的基础上,通过调整前混合磨料射流系统的压力,可以提高碳纤维复合材料的切割效率并获得良好的切割效果。

前混合磨料水射流切割系统压力损失分析与实验研究

从理论上分析前混合磨料水射流切割系统压力损失产生的原因,并对不同条件下切割深度的变化规律进行了实验研究。结果显示,在前混合磨料水射流形成过程中,压力损失主要是由于磨料液由管道进入喷嘴发生断面收缩时造成的;随着水射流压力的增大,切割深度增加,压力损失增大,但增大的程度会越来越小;功率一定的情况下,随着喷嘴直径的增大,切割深度变小,压力损失减小,整个系统的能量利用率却增高。

前混合磨料射流切割的几个问题探讨

从磨料射流切割模型出发，通过实验探讨了前混合磨料射流切割钢板时射流参数（驱动压力、磨料浓度、横移速度和靶距）对切割深度和切割比能耗的影响，指出了现行系统存在的不足和今后应重点解决的问题。

前混合磨料高压水射流切割靶距的研究

对穿透不同材料固体时,切割深度、宽度等随靶距的变化进行试验研究,并从理论上分析前混合磨料高压水射流最佳切割靶距。最后求解出切割过程中,靶距与切割深度的公式,并得出可在切割介质中添加高分子聚合物的结论。

前混合磨料射流在管道和储罐切割中的应用

为了研究前混合磨料射流的切割性能,使用"稳健设计"的方法设计切割实验,根据实验数据建立切割模型以指导工程实际。结果表明,切割深度与泵压正相关、与喷嘴横移速度负相关、存在最优靶距使切割深度最大。切割模型的计算结果跟实验数据之间的相对误差最小为1.32%,最大误差为12.41%,平均相对误差为4.73%,模型具有较高的准确性,利用该模型对管道切割进行了预测分析,并将模型应用于储罐切割作业,提高了切割效率,对工程实际具有积极意义。

基于Fluent的前混合磨料水射流高压管道流场的数值模拟

利用Fluent软件对前混合磨料射流技术高压管道中的液固两相流场进行数值模拟,得出了水、磨料在管道中速度云图和磨料的体积分数分布图,考察了磨料浓度,高压管直径及水流量等参数的影响。结果表明,磨料浓度越大,水和磨料在出口处获得的平均速度越小,实现水和磨料的充分混合的距离越长。在流量一定的情况下,随着管道直径的增大,水的入口速度减小,水和石英砂的出口处平均速度v减小,而在管径相同或入口速度相同的条件下,水流量越大出口平均速度越大,磨料的密度对出口速度影响不大,但密度大的磨料需要经过较长的距离才能和水实现充分完全的混合。

前混合磨料射流系统性能和结构的改进

针对前混合磨料射流系统存在的磨料涌出而导致对系统管件 ,尤其是喷嘴产生磨损的问题 ,对原有的射流系统进行了分析 .在分析结果的基础上 ,提出了 3种改进型系统 .对改进型系统进行了定性的理论分析 ,用试验手段得到高压管路的波速值 ,并用试验检验的方法得出了 3种改进型系统性能优劣的比较 ,认为改进 型系统较好的解决了磨料涌出并磨损管路元件的问题 .图 6 ,表 2 ,参

前混合磨料水射流切割HTPB推进剂的可行性研究

针对前混合磨料水射流切割HTPB推进剂的过程安全性和效率,开展了理论分析与试验验证。在理论分析的结果上,分别开展了基于固定和移动两种试验模式下的安全性和效率试验。该切割方式由于有效降低了出口压力,在保证切割能力的前提下其冲击压力远远低于推进剂的冲击感度,导致推进剂内部升温不明显,安全性有足够保证。研究结果表明,在90%的置信水平下,切割的安全可靠度不低于99.52%。而磨料粒子的添加极大地提高了射流的切割效率。试验结果表明,当保持出口压力30 MPa以上、磨料质量分数不低于50%时,磨料水射流约为相同条件下纯水射流切割效率的2倍。由此得出可行性结论:由于前混合磨料水射流具有极强的冷态冲蚀磨削作用,在安全性和效率方面均能够满足对三组元HTPB推进剂的切割作业。

前混合磨料射流水下切割钢板的试验研究

运用前混合磨料射流发生系统和水下切割试验台,对影响射流水下切割钢板的诸参数进行试验,得到了一些结论.这些结论为进一步研究新型水下切割技术提供了试验依据.

前混合磨料射流磨料速度测试的新方法

前混合磨料射流超强的打击力主要是由高速磨料群提供的,因此,磨料速度测试是磨料打击力分布规律等研究的基础。针对传统研究方法的不足之处,笔者提出采用PIV技术结合自主编程设计的磨料中心识别程序,实现非接触式测试手段下磨料速度测试实验研究,并利用该方法简要分析了喷嘴结构对磨料速度的影响。结果表明,在一定范围内增加直线段长度有利于提高喷嘴出口处磨料的速度,表明在喷嘴直线段末端磨料依然处于明显的加速状态;增加收敛段长度对提高喷嘴出口处磨料速度有一定的作用,但磨料速度增幅不大;收敛角较大时,液相在收敛段前半段加速缓慢而在后半段过于剧烈,因磨料颗粒加速滞后于液相的原因导致喷嘴出口处磨料速度降低。

前混合磨料水射流喷丸强化技术的射流参数

基于对前混合磨料水射流喷丸强化技术的射流参数研究,对前混合磨料水射流的射流速度及射流冲击压力,进行了一定的分析和确定。实验结果表明,前混合喷丸技术提高了加工效率,降低了加工成本,环保节能。

前混合磨料射流系统的流动特性研究

对前混合磨料射流系统正常工作过程中的影响因素及影响规律进行了分析 ,提出了主要参数选择的基本原则。针对停泵之后磨料罐中的残余磨料容易涌入管路 ,因而对相关影响因素进行了分析 ,并提出了初步的解决方案。