后混合磨料水射流切割系统的研究

后混合磨料水射流是极具发展前景的一种冷态加工工艺。对后混合磨料射流切割机的工作原理及主体组成进行了分析,并针对IE-B型超高压水射流切割机所存在的不足进行了改进。结果表明:改进后的磨料水射流切割机解决了原有设备密封性能差、可靠性低、维护成本高等多方面的问题。

后混合磨料水射流切割石材的特性

对后混合磨料水射流切割石材特性进行了理论和实验分析 ,并探讨了磨料水射流切割石材的切割机理 ,分析了改变切割工艺参数对切割深度的影响特性 ,最后对石材切割的表面形貌进行了论述和分析。

减阻剂对后混合磨料水射流切割质量的影响

通过在后混合磨料水射流中加入聚丙烯酰胺切割大理石,测量切割工件的切缝宽度和切割表面的粗糙度来分析减阻剂对后混合磨料水射流切割质量的影响。试验结果表明:减阻剂对射流束有集束作用,同等条件下减阻剂磨料射流要比常规磨料射流的切缝窄,而且减阻剂使切割断面粗糙度减小,使切割质量提高。试验中,随着减阻剂质量分数的增加,切割质量得到提高。

反混合磨料射流喷头设计中的若干问题

据实验和经验总结，探讨了后混合磨料射流喷头的结构以及尺寸和材料的选取等相关问题。

基于SPH-FEM耦合算法的后混合磨料水射流冲击破岩数值模拟研究

采用SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics with finite element method)模拟了后混合磨料水射流在喷嘴中的混合过程,并研究了射流速度、磨料浓度以及岩石围压等因素对后混合磨料水射流破岩效果的影响规律。研究结果表明:在柱塞推动下,水与磨料在喷嘴的混合段、收敛段与直线段分别获得加速,最终磨料的速度可增加至纯水速度的80%;岩石破碎深度随射流速度呈近似线性增加,而破碎宽度随射流速度变化不大;磨料射流较纯水射流的破岩损伤更加明显,岩石的损伤随磨料浓度呈先增大后减小的趋势;岩石的破碎深度随着围压的增加呈近似线性减小的趋势。数值模拟结果与破岩实验现象基本吻合,该研究结果可为磨料水射流破岩的应用提供一定的理论支撑。

后混合式磨料射流切割深度模型研究

基于能量守恒定律建立了后混合式磨料射流切割深度模型,但由于其工作参数的复杂性很难可靠应用于工程实际,因而一般需结合实验数据建立经验模型。该文在实验基础上,采用回归分析对所建模型进行了修正,并与Zeng模型进行了比较。结果表明修正后的模型平均相对误差和最大相对误差分别降低了12.5%和24%,更接近实际工程需要。

超高压后混合磨料水射流喷嘴优化数值模拟研究

为了提升磨料水射流系统切割坚硬厚顶板的效率,利用数值模拟软件研究了喷嘴结构参数对磨料颗粒的速度及其分布的影响规律。结果表明:随着水喷嘴直径的增加,磨料的出口速度增大,在出口截面上,磨料颗粒主要集中在水射流外边界区域;当磨料入口角度和位置分别为60°和3 mm时,磨料颗粒的速度最大,轴线区域集中度最好。基于以上规律,对影响因素进行正交实验及方差分析,得出最优参数为水喷嘴直径1 mm,磨料入口位置为0 mm,角度为60°。通过割缝实验对比,发现喷嘴优化后割缝宽度减小了12.0%,深度增大了26.5%。

新型后混合磨料水射流喷嘴流场数值模拟研究

磨料水射流切割技术在油库应急抢修中具有重要应用前景。通过数值模拟分析了一种新型后混合磨料水射流喷嘴内部多相流场运动特性,研究结果表明:新型后混合磨料水射流喷嘴内部存在负压,随着水射流向喷嘴下游的喷射运动,水的刚性减小,有利于磨料与水混合;紊动能主要分布在收缩段,为改善水和磨料的混合,建议磨料入口尽量靠近收缩段;喷嘴出口处,磨料主要靠近壁面分布,而水集中在轴线附近,喷嘴出口水和磨料混合不均匀;喷嘴的磨损主要发生在收缩段下游和圆柱段上游。虽然新型后混合磨料水射流喷嘴的多磨料入口结构仍无法彻底解决水和磨料均匀混合的问题,但是喷嘴内部的流场分布更具对称性,喷嘴内表面的磨损相对均匀,一定程度上减小了磨料和水的混合不均匀性,也在一定程度上延长了喷嘴使用寿命。

后混合磨料水射流除鳞在钢管生产中的应用

利用后混合磨料水射流技术对钢管进行除鳞试验,并根据试验设计了钢管除鳞生产线。介绍了后混合磨料水射流除鳞的工作原理和钢管除鳞的工艺过程。生产实践证明:除鳞生产线完全满足钢管冷拔生产工艺要求,是一种高效环保、无污染、低成本的除鳞方法。

深水三危场合下的切割技术

讨论了高压水射流技术具有的"软、冷"切割特点,分析了前、后混合磨料射流的优缺点及在深水条件下的使用问题和配套设施。随着技术的成熟,高压水射流水下切割技术将越来越受到人们的欢迎。

基于数值模拟的流线收敛型喷嘴内流场动力特性研究

本文以后混合磨料射流所使用的单射流侧进磨料流线收敛型喷嘴为研究对象,利用流体仿真软件对喷嘴内部的两相流流场情况进行了数值模拟,从而得出了轴平面上压强和湍流强度分布云图,进而分析了喷嘴内部的动力特性。研究结果表明,流线收敛型喷嘴内部动力特性过渡十分平缓,流体冲击较小,喷嘴的使用寿命较高。