磨料水射流与磨料气体射流破岩压力对比分析

为验证磨料气体射流破岩可行性,对比分析磨料水射流和磨料气体射流破岩效果。理论分析了磨料水射流和磨料气体射流中磨料加速机理,得出磨料动能与磨料水射流和磨料气体射流入口压力之间的数值关系。基于统一强度理论,建立了适用于磨料射流破岩的能量准则,得出了岩石破坏时所需的临界能量。根据磨料加速理论和岩石破坏临界能量计算了岩石破坏临界磨料速度以及所需入口压力。基于理论计算结果,试验验证了磨料水射流和磨料气体射流冲蚀灰岩的破碎效果。结果表明:当磨料速度达到270 m/s时,所需气体射流压力的理论值为15 MPa,水射流压力的理论值为45 MPa;两种磨料射流冲蚀坑形状相同,均呈现"V"型,磨料水射流的冲蚀坑形状相较于磨料气体射流具有"口小","坑深"的特征,磨料气体射流破灰岩形成的冲蚀坑体积要大于磨料水射流。     

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。     

基于磨料水射流的多晶硅车削试验与建模

笔者通过进行磨料水射流车削多晶硅片的试验研究,说明了磨料水射流车切多晶硅这类脆性材料的可行性。磨料水射流车削多晶硅的表面质量主要受射流压力、进给速度、靶距和主轴转速的影响。在正交试验设计的基础上,采用回归分析方法,在磨料水射流车削多晶硅过程中,建立了主要加工工艺参数对表面粗糙度影响模型。通过对该模型的相关指标的分析表明,回归方程有一定指导意义。该模型为合理选择磨料水射流车削工艺参数提供了理论基础,在半导体制造业具有较大应用价值。     

磨料质量分数对预混合磨料水射流破岩效果的影响

预混合磨料水射流是突破煤矿深长钻孔内高效破煤岩技术瓶颈的有效技术，在坚硬顶板治理、沿空留巷和硬煤增透具有广泛应用前景。磨料质量分数是影响其破煤岩效果的重要因素。为明确磨料质量分数对磨料加速、分布以及冲击动能的影响，基于离散元的耦合模型(CFD-DEM模型),考虑颗粒间的摩擦、碰撞，添加颗粒相体积分数和动量源相，修正VOF多相流模型，开发用户自定义函数(UDF)通信接口，精确计算了磨料质量分数对磨料颗粒加速运动与分布的影响，准确描述了磨料粒子对水射流流场的影响。结合预混合磨料水射流破岩实验，得到了以下结论：在固定压力下，不同磨料质量分数的射流液固能量转化效率不同，导致磨料冲击动能不同。提高磨料质量分数，能够提高破煤岩效果，但存在最优值。每一压力条件下都有与之相适配的最优质量分数，此质量分数下能量转化效率最高，磨料冲击动能最大。如射流压力5 MPa时，80目(0.178 mm)石榴石最优质量分数为11%。同一质量分数下，提高射流压力可提高磨料冲击动能，但是能量转化率和利用率降低。提高压力使射流速度增加，曳力增大，但射流与磨料接触时间缩短，导致射流能量未能及时转化为磨料动能。相较于提高射流压...     

磨料水射流切割混凝土工艺规律分析

磨料水射流切割断面的质量通常用射流的最大切割深度与切割工件厚度的比值来表征。本文以磨料水射流切割混凝土为例,首先从理论上建立最大切割深度的计算表达式,然后通过实验分析了射流压力、进给速度、靶距、磨料流量、磨料粒径等工艺参数对最大切割深度的影响。     

水下跨介质射流破岩性能试验研究

针对水下岩石破碎过程中存在环境阻力大、破岩效率低等问题,提出一种水下气体辅助水射流的跨介质射流破岩新方法。在分析水下气体辅助水射流基本特性的基础上,搭建了可模拟气体辅助水射流破岩试验系统,探究了工作参数和喷嘴结构参数对水下气体辅助水射流破岩性能的影响,结果表明：岩石破碎是由水相水锤压力与气相空泡溃灭微射流共同作用的结果。在研究范围内,气流压力小于0.4 MPa时,气相空泡溃灭微射流引发的岩石破碎对气流压力的变化更敏感,而大于0.4 MPa时,水相水锤压力造成的岩石破碎对气流压力的变化更敏感。外喷嘴收缩段结构的变化对空泡发育的影响与其对射流冲击动压的影响相比较小,增大外喷嘴出口直径,射流的集束性出现先增加而后减小的趋势;随着外喷嘴直线段长度的增加,水下气体辅助水射流中空泡发育程度逐渐增强,但由气、液动量交换和摩擦阻力引起的能量损耗随之增加。与普通淹没射流相比,气体辅助可使得水射流破岩体积最大提高约1.5倍,比能耗则降低40%。随着气流压力的升高,岩石破碎体积先增大后减小,最佳取值为0.4 MPa;延长冲蚀时间,岩石破碎体积随之增加且有逐渐减缓的趋势,冲蚀时间设为30 s可兼顾水下气体辅助...     

坚硬顶板控制放顶方式及合理悬顶长度的研究

针对坚硬顶板下临空巷道存在的高应力、大变形、难支护等问题, 分析了磨料射流能量分布情况, 研究了磨料颗粒及高压水射流的冲击破岩作用。基于“砌体梁”原理, 建立不同岩性条件下的岩层周期破断力学模型, 研究了巷道侧向切顶条件下上覆岩层断裂情况, 采用数值模拟分析切顶前后煤柱应力变化情况, 提出了磨料射流侧向切顶煤柱卸荷技术。现场试验结果表明, 采用磨料射流切顶后巷道高度变形量减小38.7%, 宽度变形量减小45.8%, 巷道变形得到有效控制。同时,切顶后每日最大总能量降低85.5%, 平均每日总能量降低82.6%。验证了磨料射流侧向切顶对坚硬顶板的弱化效果, 为坚硬顶板弱化治理提供了一种新的技术手段。

     

基于CFD-DEM耦合算法的后混合磨料水射流数值模拟

为了更加准确地模拟磨料水射流在破岩时的内部混合及流动特性，基于CFD-DEM耦合的欧拉-拉格朗日算法，运用计算流体力学软件Fluent与颗粒流软件EDEM进行联合仿真计算。结果表明：射流出口处的磨料颗粒平均速度小于同位置的水相速度，大部分磨料颗粒受水射流的冲击作用后，与内壁及其他颗粒发生碰撞，导致能量损失较大，轨迹线呈现多处弯折；只有少数颗粒与水射流发生冲击碰撞后，同水射流速度方向保持一致，以接近水相的速度射出。采用欧拉多相流模型算法开展了对比试验，验证了CFD-DEM耦合算法可更准确地模拟后混合磨料水射流的混合及流动情况，可为后续研究并改进后混合磨料水射流技术提供一种更优的数值计算方法。     

水射流辅助型锚杆钻机探讨

针对现有锚杆钻机在遇到硬岩顶板难以有效钻孔破岩的问题，设计了水射流辅助型锚杆钻机。水射流辅助型锚杆钻机能较好地利用水射流钻孔破岩及传统机械钻孔破岩的优点．克服传统机械钻孔破岩的弊端。论文介绍了其工作原理、组成、性能、优点及应用前景。     

水下三危场合下高压水射流切割技术的现状与发展

水下的特殊环境决定了水下切割技术的困难性和复杂性,尤其是三危场合下的切割将史加困难,高压水射流作为一种新型的“软、冷”切割技术具有独特的优点。本文若重分析了纯水射流、浆体射流、前与后混合磨料射流的优缺点及发展方向。     

水射流技术在钢铁企业热轧生产中的应用

简述水射流技术在钢铁企业热轧生产中的应用与发展。介绍了在钢铁企业热轧生产中应用较为普遍的高压水除鳞技术、控制冷却技术和轧机清洗机的原理。阐述了高压水除鳞系统、控制冷却系统和轧机清洗机主要组成部分的功能与选择原则。展望了水射流技术在钢铁行业的进一步研究与应用。     

旋流磨料射流喷嘴磨损机理研究

从喷嘴的材质特性、磨料的特性、射流工作参数、加旋元件结构等方面对旋流磨料射流喷嘴磨损机理进行了分析和研究。结果表明:由于加旋元件的存在,不仅使射流结构带来质的变化,而且会给喷嘴的寿命带来影响。     

水射流技术的研究进展和展望

介绍了脉冲射流、空化射流和磨料射流产生和发展 ,分析了国内外研究和应用现状 ,展望了水射流技术的发展 ,对进一步研究水射流技术具有一定的指导意义。     

高压水射流切割技术和磨料水射流切割技术的机理分析与研究

分析了水射流切割技术和磨料水射流切割技术的切割过程 ,列出了切割时的切割参数 ,定性分析了磨料水射流的切割机理和磨料水射流切割的主要相关规律。     

高压水射流切割技术在掘进机中的应用

近年来高压水射流技术在各个领域得到了广泛的利用,介绍了高压水射流切割技术的优点,分析了高压水射流的破岩机理,通过实验说明了高压水射流-机械联合破岩的有效性,并探讨了其在采掘设备中的发展优势和应用前景。     

冰粒磨料射流系统设计

冰粒磨料射流是一项绿色的清洗技术。它将低温技术和水射流技术相结合,其显著优点:连续提供冰粒,一旦清洗完毕,冰粒立即融化排走,避免了磨料的回收和处理。基于过冷水动态制冰的原理,建立一套冰粒磨料射流系统,对相关设备进行选型和设计。     

高压水射流清砂机的研究

阐述了高压水射流清砂机的机理及其设备特点 ,分析了水射流的水力学参数对清砂效果的影响 ,提出了一种实用的新型高效水力清砂系统装备     

自进式旋转水射流自进力的计算

旋转射流与普通射流的反冲力的大小是影响自进式水射流系统自进力大小的关键。通过分析旋转射流速度分布的特点,定性计算出了旋转射流与普通射流的反冲力之间的大小关系。分析自进力与反冲力二者的关系,得出自进式射流系统的自进力与正向喷嘴所采用的射流结构有关。