高压水射流冲孔基本规律的实验研究

采用高压水射流实验系统分别进行水压力、射流靶距、时间等单因素影响实验,分析这些因素对水射流冲孔效果的影响规律。实验结果表明:随着水压力的增加,射孔深度呈线性增加;当喷嘴直径为1.02mm时,水射流的最佳靶距为2mm;高压水射流存在极限射流深度,在此之后,时间增加,其射流孔孔深基本不变;改变时间、靶距以及水压力,试块水射流孔径基本无变化。     

磨料水射流切割深度的神经网络模型

在磨料水射流切割混凝土实验基础上,应用BP人工神经网络理论,建立了基于射流压力、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等射流参数的磨料水射流切割深度模型,通过模型预测结果与实验结果的比较,验证模型具有一定的精度,为实际的运用和进一步研究提供了参考。     

超高压磨料水射流工艺参数优化实验研究

为了提升磨料射流的切割效率,通过研制的超高压磨料水射流切割系统开展了不同工艺参数对石灰岩的切割效果研究。结果表明：随着水射流压力的增加,切割深度首先表现为线性增大,然后增速逐渐放缓;最佳磨料流量参数为0.6 kg/min;最佳初始射流靶距为5 mm;磨料射流的切割深度随喷嘴横移速度呈下降趋势;随着射流切割角度的增加,切割深度呈现出“M”型变化趋势,在80°时切割深度达到最大值;基于正交试验进行极差分析,明确工艺参数对切割深度的影响权重由大到小依次为水射流压力、喷嘴横移速度、磨料流量、喷嘴切割角度和射流靶距,得出最佳的切割参数组合为水射流压力400 MPa,磨料流量0.8 kg/min,喷嘴横移速度1 mm/s,射流靶距6 mm,射流切割角度80°。     

高压水射流煤层割缝深度数值模拟与实验研究

高压水射流割缝技术是提高低透气性煤层瓦斯抽采效率的有效措施之一,确定割缝深度是优化钻孔布置和射流参数的基础。基于Fluent软件数值模拟分析了入口压力、靶距、旋转速度对水射流流场特征的影响规律;基于高压水射流破煤实验系统,开展了淹没和非淹没条件下冲击破煤实验,并进行了现场实验。研究表明,喷嘴结构一定时,水射流速度随着入口压力的增大而增加,冲击压力随冲击距离增大而发生衰减;水射流发展过程中截面积逐渐增大,导致冲击压力集中区域的范围随靶距的增大而逐渐扩展;射流旋转会导致旋转方向一侧的应力大于另一侧,靶体表面最大切应力随旋转速度增加而增大;随着入口压力和冲蚀时间的增加,水射流对试样的冲蚀深度增大,但冲蚀深度随冲蚀时间的增加存在阈值。根据高压水射流破煤深度实验结果可知,喷嘴直径为1 mm、压力为30 MPa时,水射流割缝直径可以达到1.2 m。工程应用表明,割缝钻孔平均瓦斯抽采流量为普通钻孔的1.56～2.52倍;抽采16 d后,瓦斯抽采浓度维持在30%以上。     

淹没高压水射流清洗地浸生产井过滤器的数值分析

采用数值模拟方法, 利用Fluent软件对300 m水深的淹没高压水射流清洗地浸过滤器的流场特性进行分析, 对比了不同喷嘴直径、喷嘴压降、冲击偏角和冲击靶距对污垢的冲击压力、剪应力、有效去污面积等去污指标的影响。结果显示, 喷嘴直径从1.0 mm增至2.0 mm, 射流最大冲击压力、最大径向速度和有效清洗长度分别增加22.15%、27.59%和905.46%;增大喷嘴压降会增强射流冲击压力, 提高射流去污能力;适当增大冲击偏角可以增强靶面剪应力, 冲击偏角 30°左右时去污效果较好;有效去污面积随冲击靶距增加整体呈先增大后减小的趋势。数值仿真分析结果表明, 采用淹没高压水射流去除地浸生产井过滤器上的堵塞物是可行的。分析数据可为清洗喷嘴的设计及清洗工作参数的选取提供一定参考依据。     

前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与实验

通过建立磨料水射流喷嘴有限元模型,对2种不同直径的前混合式磨料水射流的喷嘴外流场进行仿真分析.结果表明,在喷嘴其它几何条件相同的情况下,出口直径对喷嘴的出口速度影响比较大,出口直径越大,出口速度越小;在一定程度上将混合管适当地加长,可以提高磨料射流在喷嘴出口处的速度;磨料水射流最佳的切割距离为喷嘴出口直径的2.0～5.0倍.磨料水射流切割靶体实验结果与靶体冲击仿真结果基本吻合.     

煤体相似材料高压气射流参数优化及冲蚀特性分析北大核心

为了有效避免水力化射流技术可能存在的水封抑制瓦斯解吸和降低煤层渗透率的缺陷,基于已有的气射流研究基础,采用理论分析和实验室实验等研究手段,对高压气射流的冲孔特性及射流参数组合下冲孔破煤规律进行了分析研究。结果表明:影响实验结果指标的3个因素中,射流压力的影响最大,冲击靶距次之,喷嘴规格对实验结果影响最小;实验范围内最优射流参数组合为射流压力12 MPa,冲击靶距30 mm,喷嘴规格3.5马赫数;射流冲蚀效果随着射流压力的增加不断增加,当射流压力达到10 MPa时,试件发生贯穿,进一步提升至12 MPa时,试件发生破碎;射流冲蚀存在最优冲击靶距,该靶距条件下,射流冲蚀效果最佳,一般为6~7倍喷嘴直径;喷嘴规格对冲蚀实验效果影响不大,随着喷嘴规格的增加,冲蚀效果趋于恒定。     

冰粒水射流除锈实验研究

应用后混合磨料水射流原理,用冰粒水射流进行了除锈实验研究。冰粒直径为0.5～1 mm,冰粒温度为-15～-50℃,除锈喷嘴内径为1.5 mm,除锈工件为锈蚀的碳素钢板。研究表明,通过水射流引导的冰粒射流,除锈效果明显。试验参数如工作压力、横移速度、喷射靶距、冰粒流量等对除锈效率和除锈比能耗有显著影响。其中,压力是影响除锈效率最重要的因素,在适当牺牲比能耗为代价的前提下,增加压力可提高除锈效率。     

基于正交实验法切割矿用水泥管道参数探究

介绍了国内矿用水泥管道侧壁打孔方法现状及矿用水泥管道现场施工的技术难题,分析了水射流应用于矿用水泥管道侧壁打孔的技术优势,提出了应用前混合磨料射流打孔方案,结合正交实验的特点并进行现场实验,实验表明:射流压力和靶距对矿用水泥管道侧壁打孔效果的影响最大,喷嘴直径和靶距的影响都相对较小。     

切割参数对超高压磨料水射流割岩深度影响的试验研究

文章针对煤矿井下超高压磨料水射流切顶卸压过程中切割参数对割岩深度影响不明的问题,采用自行研发的超高压混合磨料水射流切割装置,以沙区二号煤矿4号煤顶板中的石灰岩为靶件材料,分别研究了射流靶距、切割角度及射流压力等关键切割参数对割岩深度的影响规律。结果表明：随着射流靶距的增大,割岩深度先增大后减小;当射流靶距为6mm时,割岩深度达到最大值143mm。切割角度与割岩深度的关系曲线近似呈“M”型变化,随着切割角度的增大割岩深度先增后减再增再减,并在80°时达到割岩深度的最大值。随射流压力的增大,割岩深度近似线性增加,说明系统压力越大越有利于超高压磨料水射流破岩卸压。研究结果为超高压磨料水射割岩参数的合理选取提供了理论依据。     

煤层气井造穴射流破岩试验研究

通过水射流造穴进行洞穴完井是煤层气井重要的完井方式。为了优选造穴射流工具的喷嘴,提高射流造穴直径和效率,通过制备相似煤岩试样,采用室内试验的方法,进行了连续射流和空化射流的破岩效果试验,并在现场造穴施工中进行了应用。结果表明:自由射流条件下,连续射流在喷距为200 mm时破岩效果最好,空化射流在喷距为300 mm时破岩效果最好。淹没射流条件下,连续射流未能冲蚀煤岩试样;空化射流的冲蚀直径则呈先增加后减小并趋于稳定的状态,在淹没深度为200 mm时冲蚀直径达到最大,冲蚀深度随着淹没深度的增加而增加,在淹没深度为300 mm以后,冲蚀深度趋于稳定缓慢减小。研究结果为造穴射流工具的喷嘴选型及结构优化设计提供了依据。     

基于VB优化设计针型喷嘴结构参数——入口角

高压水射流的参数包括压力和流量、高压胶管的管径与长度、喷嘴的形状和尺寸以及横移速度、靶距和射流冲击角等，合理选择这些参数以及优化它们的组合是提高水射流效率、降低能耗的重要手段之一。而高压水射流成套设备以喷嘴为中心，因为喷嘴是形成水射流工况的直接元件，它所造成的结果直接影响到系统的各个部分。研究出性能良好、材料适宜又与主机匹配的喷嘴，将极大地提高射流效率。     

正交实验法优化巷道支护架切割参数

介绍了国内巷道金属支护架拆卸回收方法现状及现场拆卸回收遇到的问题,分析水射流应用于巷道支护拆卸回收的技术优势,结合正交实验的特点选取可能影响拆卸回收效果的射流参数,并进行现场试验,实验表明:射流压力和移动速度对巷道支护金属架拆卸回收效果的影响最大,磨料浓度和靶距的影响都相对较小,结合现场拆卸回收情况,射流压力35 MPa,喷嘴横移速度约40 mm/min,切割靶距约10 mm,磨料浓度20%为宜。     

煤矿井下钻孔破碎带水力复合扩孔试验研究

为解决煤系地层常见的复杂岩层破碎带钻进塌孔而导致成孔难的问题,采用破碎带水力复合扩孔技术冲出破碎带碎渣以降低沉渣卡钻风险。水力复合扩孔技术是基于水射流扩孔与导向机械扩孔相结合的原理,开展水射流扩孔钻具研制,通过喷嘴射流冲蚀效果地面试验指导水射流扩孔钻具射流短节喷嘴结构设计。试验表明:喷嘴直径对喷嘴射流量的影响远大于射流压力对喷嘴射流量的影响;普通喷嘴和空化喷嘴射流冲蚀对煤样的破坏形态呈椭圆形且长短轴之比保持不变;空化射流的冲蚀深度是普通射流的2倍以上。水射流扩孔钻具射流短节优选3×?2.8 mm的空化喷嘴结构,其机械扩孔短节采用?89/120 mm导向扩孔钻头,形成了破碎带水力复合扩孔技术,应用于淮北某矿风抽联络巷A2顶板定向钻孔175～195 m破碎带扩孔,将孔径由98 mm扩至173 mm,降低了沉渣卡钻风险,保障了钻孔施工至深420 m。     

磨料射流对矿用泵油污清除的参数探究

介绍了国内矿用泵的使用现状及使用后的处理现状,分析了现场除油污复杂的技术难题,讨论了水射流在煤矿企业中的应用以及对矿用装置油污清除的技术优势,通过应用正交实验的技术特点进行现场试验,实验结果表明:磨料浓度对除油污效果的影响最大,靶距次之,压力和喷嘴直径的影响相对较小,结合具体试验情况,磨料浓度为25%、靶距为5 mm、压力为30 MPa和喷嘴直径为Ф1.0 mm为宜。     

基于Fluent的高压水射流喷嘴优化模拟研究

为了提高高压水射流技术的破煤效率,采用Fluent软件对高压水射流的喷嘴结构和几何参数进行了优化模拟。通过分析水射流的轴向速度和壁面静压分布,选择了最佳的喷嘴结构和几何参数。结果表明:圆柱形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴内部,而锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴外部,且锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度和最大压力均明显大于圆柱形喷嘴,考虑到水射流的附壁效应,锥形喷嘴为最佳选择。锥形喷嘴的最优几何参数为:喷嘴出口直径3 mm,喷嘴锥角7°,喷嘴长度9 mm。高压水射流喷嘴的优化对提高煤层瓦斯抽采效率具有重要意义。     

射流吸气式混合雾化降尘喷嘴参数优化实验研究

为了提高射流水雾化效果,设计了一种利用射流液体形成负压吸入气体形成混合流的高效雾化喷嘴,通过雾化性能测试实验优化了该喷嘴的关键参数,以优化的最佳参数进行降尘实验,并与Y型射流喷雾进行对比。结果表明:射流管直径、射流管伸出量以及喉径比对混合雾化降尘喷嘴的雾化性能影响程度依次为:射流管直径喉径比射流管伸出量;增大水流压力明显能提高雾化效果;通过正交分析确定最佳的参数配合效果为射流管直径3.5mm、射流管伸出量3mm以及喉径比为3。通过和Y型射流喷嘴喷雾降尘效果的对比,得到射流吸气混合雾化喷嘴对全尘和呼吸性粉尘的控尘效率分别达到91.24%和88.03%。     

高压磨料水射流切割Q235钢的切深预测模型

针对于常用的Q235钢,应用高压磨料水射流切割装置,分别试验研究了泵压、横移速度、靶距以及入射角度等工艺参数对切割深度的影响,建立了基于实测数据的经验数学模型。试验结果表明,切割深度随泵压增大呈现线性增大,随横移速度增大而减小。靶距在4 mm左右,喷嘴横移方向与喷嘴出口射流夹角为105°左右,使得切割深度最大。通过比较模型计算切深与实测切深,得出数学模型对预测切深具有一定的可靠性。     

高压水射流发生装置主要性能参数的初步分析

引言高压水射流是近几年来发展很快的一项新技术,引起了国内外的重视,这项技术的研究和实验应用的一个重要方面,是研制比较理想的高压水射流能量发生装置。因此,高压水射流发生装置的主要性能参数,如射流的发射压力、射流结构、射流发射量和发射频率,喷嘴直径、发生装置的增压比、靶压力等的分析和确定就是一个重要问题。     

高压脉冲水射流割缝半径及影响半径的测试方法

为了更好掌握高压脉冲水射流割缝切割范围与影响范围,增强高压脉冲水射流在各煤层的适应性,获得合理的射流割缝参数,对平煤股份十矿己15煤层高压脉冲射流割缝深度及影响半径进行了测试,得出当喷嘴直径为3 mm、泵压为20 MPa、出煤量大于4 t时高压脉冲水射流割缝半径为1 m,其影响半径为4 m,为优化工作面穿层高压脉冲射流割缝钻孔的布置、进一步强化瓦斯抽采效果提供依据。