水力冲孔喷嘴几何参数对喷嘴内部流场的数值模拟研究

利用计算流体软件建立了水力冲孔喷嘴内部流场的三维数学模型。采用标准k-ε湍流模型模拟了喷嘴内部流场,并分析了喷嘴参数对流场速度分布影响。结果表明,喷嘴收缩角和长径比对喷嘴内部流场影响较大,但各参数都存在着最优值。计算结果与室内实验基本吻合,验证了喷嘴内部流场分布与射流煤层打击效果存在着内在联系。     

煤层水力割缝喷嘴特性的数值研究

针对圆锥收缩型喷嘴内的液固两相流动,采用标准k-ε湍流模型和分散颗粒群模型对喷嘴内的流场进行三维数值模拟。分析了喷嘴内液固两相的加速过程,并研究了出口直径为1.6 mm的喷嘴结构参数（圆柱段长度、收缩角）对磨料加速效果的影响。计算结果表明：圆锥收缩段与圆柱段交界处附近沿轴线方向的压力梯度可高达1 GPa/m,是高压流体和固体颗粒加速的重要区域;为了使磨料颗粒获得较好的加速,圆柱段长度应不小于8.75倍喷嘴出口直径,收缩角应取10°左右。     

水力冲孔喷嘴结构参数的优化设计

利用流体仿真软件建立了水力冲孔喷嘴的计算模型,计算并分析了喷嘴几何参数对射流打击力的影响。正交试验设计的结果表明,收缩角和长直比对射流打击效果影响较大,喷嘴圆柱的有无和大小次之,依此得到了最优喷嘴的几何参数。     

非淹没高压旋转水射流喷嘴割缝参数试验研究

利用高压水力系统在实验室对不同设计参数的高压水射流喷嘴进行了切割不同硬度试样的试验,找出了喷嘴参数与割缝宽度和深度的关系,优化了割缝喷嘴的设计和加工参数,为高压旋转水射流割缝喷嘴的设计和加工以及割缝技术在煤矿瓦斯抽采领域的应用提供了实验依据。     

一种射流煤层割缝喷嘴性能优化新方法

为改善高压水射流煤层割缝喷嘴的湍动状态,提高出口射流的切割能力,尝试添加导流器来改善喷嘴的喷射性能。采用OMAX磨料水切割机自行设计加工4种断面类型导流器（十字型、导板型、广场型、平板型）,分别安装于喷嘴,通过流量系数试验、射流会聚性对比试验以及割缝试验,探讨了导流器的作用,并推导出定点射流的切割深度表达式。除流量系数略有降低,安装导流器后的喷嘴性能均优于无导流器的,尤其是在淹没区的切割能力有较大程度的改善。4种断面类型的导流器的导流效果由好到差依次为十字型、导板型、广场型、平板型。     

水力冲孔喷嘴流场的数值模拟分析

用Fluent软件对喷嘴的各个结构参数对射流流场的影响进行了数值模拟,模拟发现:在圆锥段收缩角为13°左右、喷嘴出口圆柱段的长径比为3左右时,射流核心段上的速度最大。数值模拟结果与理论结果完全一致。     

基于Solidworks的水力割缝喷嘴特性数值模拟

水力割缝是煤层卸压和增加煤层渗透率的有效方法,其中喷嘴结构是影响水力割缝效果的关键部件,通过Solidworks软件对收缩型喷嘴内部流场进行数值模拟,通过对比优化喷嘴参数,并在实验室进行试验分析了影响割缝效果的因素。     

煤层割缝喷嘴结构优化与试验

高压水射流割缝增透技术是一项新型的瓦斯抽采技术,其中喷嘴是切割的执行元件。影响喷嘴切割性能的结构因素有喷嘴稳定段长度、收缩角和直线段长度,3因素相互制约,且存在一个最优值。应用正交设计的方法对不同参数组合下喷嘴出口流场进行了模拟,模拟结果表明:稳定度长度为0 mm、收缩角为30°、直线段长度为9 mm的割缝喷嘴具有最佳的喷射性能。在室内对其切割性能进行测试,结果表明:优化后的喷嘴切割能力为原喷嘴的1.5倍。     

水力割缝防突技术应用实践

介绍了大平矿16121运输巷掘进工作面的地质和瓦斯地质情况,根据高压水射流割缝防突技术的原理和适用条件,在该面进行了试验,经过试验效果的对比和分析,证实该技术适合该面的条件,具有良好的安全效果和经济效益。     

喷嘴内轮廓形状对水射流动态特性影响研究

以脉冲水射流喷嘴为研究对象,建立其发射特性的数学模型。喷嘴内轮廓分别采用直线、指数曲线和高阶曲线。应用MATLAB中的动态仿真工具软件包SIMULINK对3种喷嘴出口射流速度和喷嘴内的静压力进行仿真研究。研究表明,喷嘴内水柱的压力和速度沿喷嘴出口方向显著增大,在出口处达到最大值。3种轮廓曲线喷嘴产生的水射流速度的增加率与喷嘴截面积的收缩率成正比;喷嘴内部压力也和喷嘴截面积的收缩率密切相关,收缩最缓慢的指数喷嘴其内部压力最小。     

喷嘴结构参数对射流流场影响的仿真与研究

基于Fluent软件平台,在边界条件及初始条件不变的情况下,用单因素法研究影响锥直形喷嘴射流流场的因素。由仿真结果可知:收缩角、长径比、收缩段长度以及喷嘴的直径都对射流的流场有重要影响。     

煤矿井下磨料水射流切割机的设计及应用

 磨料水射流切割技术,是一种安全的“冷”切割技术,不会因产生火花而引起瓦斯爆炸事故。为满足煤矿井下的切割作业需要,设计并加工了便携式煤矿井下磨料水射流切割机。设备主体分为两部分,用一根高压软管连接,工人操作手持切割喷枪进行切割作业,切割速度可达40mm/min;通过压力表可以监测系统压力、喷嘴磨损、磨料用量等指标。该设备的使用实现了煤矿井下切割作业的安全进行。     

淹没磨料射流切割金属材料特性分析

以Q235钢板为样板,在完全淹没状态下,分析了切割靶距和切割速度对切割深度的影响,比较了不同喷嘴对钢板切割性能的影响,并得到在指定工况下切割钢板效果最好的喷嘴型号,最后在工程上常用的切割参数条件下提出一个预测切割深度的切割模型,为一般的工程应用提供了参考。     

高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析

我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,频繁发生的突出事故成为矿工生命安全的主要危害。文章基于RFPA软件建立了高压水射流破煤冲孔的数值模型,并对射流后煤岩的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流冲孔技术能很好地起到煤岩破裂释放瓦斯的效果,达到防治煤与瓦斯突出的目的,具有很好的发展前景。     

煤矿井下磨料水射流切割机的应用及发展趋势

阐述了磨料水射流切割机在煤矿井下复杂环境用于切割作业的必要性和可行性,同时介绍了部分煤矿井下水射流切割装备,概述了我国的研究现状。指出该技术领域未来的发展要求。     

磨料水射流喷头内部流场仿真及聚焦管参数分析

利用fluent软件在稳态、湍流、两相流的条件下对后混合磨料水射流喷头内部流场进行了数值模拟,并对喷头主要几何参数进行了分析。研究表明,聚焦管入口收缩角α越小,越有利于流动,避免了磨料在聚焦管入口处聚集而产生堵塞。聚焦管出口直径越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直径越小,混合腔内部形成的负压越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直径应以水喷嘴直径3倍左右为宜。     

高压水射流技术在低透气性松软煤层瓦斯抽放中的实验研究

针对低透气性松软煤层中瓦斯抽放效率低的问题,采用高压水射流技术在煤层中进行了增加煤层透气性的实验。实验采用在钻场瓦斯抽放钻孔中进行高压水射流割缝的措施,把煤体割缝破碎后,进行封孔抽放。实验结果表明这个措施能有效提高瓦斯抽放效率,提高煤层的透气性,使抽放后煤体残存瓦斯量降得更低,也减少了瓦斯灾害事故的发生概率     

高压水射流破碎煤体过程及应力变化规律的数值分析

针对高压水射流冲击破碎煤体这一复杂非线性冲击动力学问题,采用SPH和FEM耦合算法,数值模拟了煤体在高压水射流冲击下的破碎过程,分析了应力作用规律和煤体破碎规律。研究结果表明,煤体主要受拉伸和剪切作用而被破坏,拉应力的作用区域随着煤体破碎向外延伸,剪切应力的作用区域主要在冲击轴心;水射流冲击载荷破煤过程可分为破碎积累、快速破碎2个阶段,煤体破碎速度表现为快慢交替。