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镍合金盘元高压磨料水射流除鳞工艺研究 被引量：1
1
作者 唐勇 吴伟 谭沁源 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期103-108,共6页
为了减少酸洗工艺在去除镍合金轧制盘元表面氧化皮(除鳞)时所产生的工艺金属损失及污染排放,依据高压磨料水射流除鳞工艺特点,建立完整的轧制镍合金除鳞工艺实验替代酸洗工艺装置,设定盘条收线速度、水压、磨料浓度等除鳞工艺参数,针对... 为了减少酸洗工艺在去除镍合金轧制盘元表面氧化皮(除鳞)时所产生的工艺金属损失及污染排放,依据高压磨料水射流除鳞工艺特点,建立完整的轧制镍合金除鳞工艺实验替代酸洗工艺装置,设定盘条收线速度、水压、磨料浓度等除鳞工艺参数,针对两种不同工艺生产过程中的镍合金盘元进行表面氧化皮去除,进行除鳞工艺前后的镍合金盘条抗拉强度、伸长率以及电子探针(EPMA)检测的表面形貌对比分析。结果表明:经过除鳞工艺前后对比,金属损耗基本低于0.5%;镍合金盘条抗拉强度变化不明显,强度相当;伸长率基本保持不变,满足标准要求;电子探针检测(EPMA)显示不同盘条除鳞后表明氧化皮基本去除。所建立的高压磨料水射流除鳞工艺装置,能够达到除鳞效果,证实该高压磨料水射流除鳞工艺可行可靠。 展开更多
关键词 高压磨料水射流 镍合金盘元 除鳞 EPMA
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磨料水射流旋转切割煤岩最优参数匹配模型研究
2
作者 魏建平 校朋伟 +2 位作者 张慧栋 陈长江 刘勇 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期192-202,共11页
随着煤炭开采向深部延伸,纯水射流技术已逐渐无法满足高地应力和高煤岩强度条件下破煤增透需求。磨料水射流能有效提高水射流破岩能力,磨料水射流旋转切割卸压技术可实现高地应力、坚硬煤层的高效增透。射流压力和旋转速度是影响磨料水... 随着煤炭开采向深部延伸,纯水射流技术已逐渐无法满足高地应力和高煤岩强度条件下破煤增透需求。磨料水射流能有效提高水射流破岩能力,磨料水射流旋转切割卸压技术可实现高地应力、坚硬煤层的高效增透。射流压力和旋转速度是影响磨料水射流旋转切割煤岩效果的重要因素,明确磨料水射流旋转切割硬煤力学特征及规律是合理匹配射流压力和旋转速度的前提。采用数值模拟和实验研究相结合的方法,分析了不同射流压力和旋转速度匹配关系对射流冲击靶体力学作用机制的影响,明确了不同射流压力和旋转速度对磨料水射流旋转割缝效果的影响规律。研究结果表明,磨料颗粒高速撞击煤岩产生的法向力主要取决于射流压力,而切向力则同时取决于射流压力和旋转速度,法向力和切向力在磨料颗粒冲击破煤过程中作用不同,两者共同决定了磨料水射流旋转切割煤岩效果;当射流压力小于25 MPa时,割缝深度随射流压力升高而增加,超过25 MPa后割缝深度增加速率显著降低;在割缝时间恒定条件下,磨料射流旋转切割深度随转速的增加始终呈上升趋势;提出以最优匹配系数n作为同一射流压力下不同转速切割效果的评判指标,发现不同工况条件下淹没与非淹没条件下的n值存在显著差异,当前研究条件下非淹工况最优参数匹配系数n为0.0020156,淹没工况最优参数匹配系数为0.000299;建立了磨料水射流旋转割缝射流压力和旋转速度最优匹配参数计算模型,可根据射流压力直接计算得到最优匹配转速,使射流切割效果最优。 展开更多
关键词 磨料水射流割缝 煤层增透 最优参数匹配 射流压力 旋转速度
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磨料水射流工艺参数对钢轨切缝特性交互影响
3
作者 刘大玲 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期194-201,206,共9页
磨料水射流技术因其绿色环保、无热影响、材料去除率高等优势,逐渐在钢轨修复领域受到关注。为探究磨料水射流工艺参数对钢轨切缝特性的影响规律,并据此优化修复工艺参数,本研究采用响应面法对磨料水射流修复钢轨进行了实验设计,主要探... 磨料水射流技术因其绿色环保、无热影响、材料去除率高等优势,逐渐在钢轨修复领域受到关注。为探究磨料水射流工艺参数对钢轨切缝特性的影响规律,并据此优化修复工艺参数,本研究采用响应面法对磨料水射流修复钢轨进行了实验设计,主要探讨了射流压力、喷嘴进给速度和靶距三个关键工艺参数对切缝宽度w、锥度θ和深度h的影响,并建立了相应的预测模型。通过主效应图发现,靶距是影响切缝宽度的主要因素,而切缝锥度和深度则主要受喷嘴进给速度的影响;此外,交互效应图进一步揭示了不同工艺参数组合对切割特性的复杂交互作用。最后,借助经典BP神经网络模型(Back Propagation Neural Network)的强大非线性映射与自适应能力,以Box-Behnken Design(BBD)实验数据为训练集构建了磨料水射流钢轨切割特性的预测模型,所有模型的相关系数R2均大于0.9。验证实验中,三个模型预测值与实验值之间的平均误差均控制在9%以内。这一结果表明,所构建的模型能准确预测磨料水射流切割钢轨特性,为后续指导磨料水射流修复钢轨的实际应用奠定了基础。 展开更多
关键词 磨料水射流 U71Mn钢轨 响应曲面法 切缝特性 BP神经网络
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磨料水射流修复钢轨工艺参数优化研究
4
作者 郑燕 《中国机械工程》 北大核心 2025年第5期1132-1141,共10页
为提高磨料水射流修复钢轨的效率及修复质量并降低能量损耗,对我国U71Mn 60 kg/m重轨开展了磨料水射流修复钢轨正交试验,基于中心复合设计(CCD)响应曲面法建立了钢轨修复质量回归模型,探究了各工艺参数对修复质量的影响。研究结果表明,... 为提高磨料水射流修复钢轨的效率及修复质量并降低能量损耗,对我国U71Mn 60 kg/m重轨开展了磨料水射流修复钢轨正交试验,基于中心复合设计(CCD)响应曲面法建立了钢轨修复质量回归模型,探究了各工艺参数对修复质量的影响。研究结果表明,喷嘴进给速度较水射流压力对截面轮廓度、切割磨削区表面粗糙度和变形磨削区表面粗糙度的影响更显著;得到了侧重于修复质量以及侧重于修复效率的两套不同适用条件下的工艺参数优化组合,通过试验验证发现,截面轮廓度、切割磨削区表面粗糙度和变形磨削区表面粗糙度的预测值与试验值的误差均小于6%,平均误差小于4%,证明该模型可有效预测切割面的表面粗糙度,为磨料水射流修复钢轨实际应用奠定了理论基础。 展开更多
关键词 磨料水射流 钢轨修复 参数优化 响应曲面法
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磨料水射流强化SLM成形AlSi10Mg合金表面机理分析 被引量：1
5
作者 张苗苗 侯荣国 +3 位作者 吕哲 孙浩程 崔焕勇 云昊 《表面技术》 北大核心 2025年第5期257-264,共8页
目的利用磨料水射流冲击SLM成形AlSi10Mg合金表面,减少合金材料表面存在的应力集中、微裂纹等缺陷,提升合金的表面性能。方法基于显式动力学模型,并采用J-C材料本构,建立多磨料水射流冲击强化模型,数值模拟磨料水射流冲击AlSi10Mg合金... 目的利用磨料水射流冲击SLM成形AlSi10Mg合金表面,减少合金材料表面存在的应力集中、微裂纹等缺陷,提升合金的表面性能。方法基于显式动力学模型,并采用J-C材料本构,建立多磨料水射流冲击强化模型,数值模拟磨料水射流冲击AlSi10Mg合金表面变形过程,获得合金表面应力应变分布规律,并分析工艺参数对应力应变分布规律的影响,计算不同工艺参数下覆盖率为100%时磨料的颗粒数目,通过相关实验验证数值模型的可行性。结果通过改变磨料水射流强化的工艺参数,获得了工件表面应力应变的变化规律;通过磨料水射流强化实验,获得了强化后的表面残余应力,强化后表面残余压应力随着射流压力和磨料粒径的增加而增大,工件表面残余应力由残余拉应力(34.49MPa)变为残余压应力(-129.4MPa),消除了表面裂纹及拉应力集中的缺陷,合金组织细化,由原来的鱼鳞形状变得平整。通过实验和数值模拟得到的残余应力之间的最大误差为5.02%。结论证明了所建立的随机多磨料强化模型的可行性,通过磨料水射流强化后,合金的表面缺陷减少,其性能得到提升。 展开更多
关键词 磨料水射流 SLM成形AlSi10Mg 表面强化 残余应力 表面变形 强化机制
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磨料水射流破岩射孔孔道形成机制
6
作者 徐鹏 盛茂 +3 位作者 田克钧 田守嶒 黄中伟 李根生 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期131-143,共13页
磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段,然而,孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。鉴于此,设计并开展了磨料水射流射孔实验。结果表明,孔道形成过程是3种物理作用耦合的结果,即:入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道... 磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段,然而,孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。鉴于此,设计并开展了磨料水射流射孔实验。结果表明,孔道形成过程是3种物理作用耦合的结果,即:入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道,饭流以小角度冲蚀孔壁岩石达到扩径作用,沿程流体机械能耗散使得射孔后期孔道演化变缓。由于入流破岩能力远强于返流破岩能力,磨料水射流射孔孔道的孔深与孔径之比随喷射时间的延长而增大,喷射5~300 s,孔深与孔径之比由7增大到28。返流的破岩能力由孔尖到孔口递减,返流对孔壁岩石的累积作用时间由孔尖到孔口递增,二者的共同影响使孔道由圆锥状向纺锤状演化。随着喷射时间的延长,孔深增大,沿程流体机械能耗散加剧,孔深变化率降低至11.3%,孔径变化率降低至4.3%,孔形演化变缓。 展开更多
关键词 磨料水射流 破岩 射孔 流固耦合
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超声辅助磨料水射流微晶玻璃微孔加工试验装置设计
7
作者 孙浩程 侯荣国 +2 位作者 吕哲 云昊 徐景沛 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期86-90,共5页
微晶玻璃微孔加工时,存在微孔表面质量不理想与加工效率低的问题。基于磨料水射流加工技术,设计超声辅助磨料水射流微晶玻璃微孔加工试验装置。该装置通过使用双气液增压泵和蓄能器,提高了射流压力,稳定了射流流量,最终改善了加工后的... 微晶玻璃微孔加工时,存在微孔表面质量不理想与加工效率低的问题。基于磨料水射流加工技术,设计超声辅助磨料水射流微晶玻璃微孔加工试验装置。该装置通过使用双气液增压泵和蓄能器,提高了射流压力,稳定了射流流量,最终改善了加工后的工件表面质量。在工件表面法向方向上施加超声振动,提高微孔加工效率。试验结果表明:磨料目数为800目、射流压力为15 MPa时,相比于未施加超声振动,孔壁锥度由35°降低至18°,降低了48%,孔深度由91.5μm提高至119.2μm,提高了30.3%;微孔加工时,施加超声振动后的材料去除率有10%左右的提升。超声辅助磨料水射流有效改善了微晶玻璃表面加工质量,提高了加工效率,为微晶玻璃精密加工提供了新型加工技术。 展开更多
关键词 微晶玻璃 磨料水射流 超声振动 微孔加工装置
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磨料水射流抛光技术研究进展(特邀)
8
作者 张自力 张志辉 +1 位作者 吴威 王春锦 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期1-19,共19页
磨料水射流抛光凭借其对复杂曲面的高度适应性及优异的表面质量,在超精密元件制造领域应用广泛。本文旨在系统阐述该技术的材料去除机理,为研究人员提供更直观深入的理解。基于最新研究进展,系统梳理了当前磨料水射流抛光的工艺性能与... 磨料水射流抛光凭借其对复杂曲面的高度适应性及优异的表面质量,在超精密元件制造领域应用广泛。本文旨在系统阐述该技术的材料去除机理,为研究人员提供更直观深入的理解。基于最新研究进展,系统梳理了当前磨料水射流抛光的工艺性能与应用前景;同时,针对传统工艺面临的技术瓶颈,综述了其衍生出的新型流体射流抛光工艺及相关研究进展。此外,深入剖析了当前存在的技术挑战,并展望了潜在研究方向,以应对复杂曲面高效精密加工的难题。期望本研究能为相关领域提供有益参考,推动磨料水射流抛光技术的深入发展和实际应用。 展开更多
关键词 磨料水射流抛光 材料去除机理 研究进展 挑战 应用前景
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面向能量转化的磨料水射流文丘里混合器结构优化
9
作者 章志强 陈满意 罗斌 《机床与液压》 北大核心 2025年第2期85-90,96,共7页
文丘里混合器是前混合磨料水射流系统的核心部件,其结构参数对液固能量转化效率有重要影响,决定了射流中的磨料冲击动能。以文丘里混合器结构参数为研究对象,运用数值模拟的方法对混合器内部流场进行研究,建立混合器物理模型、液固能量... 文丘里混合器是前混合磨料水射流系统的核心部件,其结构参数对液固能量转化效率有重要影响,决定了射流中的磨料冲击动能。以文丘里混合器结构参数为研究对象,运用数值模拟的方法对混合器内部流场进行研究,建立混合器物理模型、液固能量转化效率数学模型,模拟分析单因素影响结果,通过正交试验得到最优参数组合,采用不锈钢精铸件进行抛光试验。试验结果表明:最优的结构参数组合是磨料喷嘴与水喷嘴直径比为3,磨料入口与水喷嘴的水平距离为18 mm,水喷嘴与喉管的水平距离为3 mm,扩散角为8°;优化后的混合器液固能量转化效率从32.5761%提高到40.8053%;且抛光的表面质量也得到提高,粗糙度从0.574μm降低至0.525μm。 展开更多
关键词 磨料水射流 文丘里混合器 能量转化 正交试验 结构优化
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坚硬厚顶板高压磨料水射流切顶卸压技术研究
10
作者 黄振飞 《中国矿业》 北大核心 2025年第9期257-268,共12页
为解决近距离坚硬厚顶板巷道矿压显现剧烈问题,提出了高压磨料水射流切顶卸压技术。首先分析了坚硬厚顶板条件下巷道变形机制及高压磨料水射流切割坚硬岩石过程,获得了顶板岩层切割缝槽起裂条件及巷道切顶卸压控制机制。然后进行了工艺... 为解决近距离坚硬厚顶板巷道矿压显现剧烈问题,提出了高压磨料水射流切顶卸压技术。首先分析了坚硬厚顶板条件下巷道变形机制及高压磨料水射流切割坚硬岩石过程,获得了顶板岩层切割缝槽起裂条件及巷道切顶卸压控制机制。然后进行了工艺参数下高压磨料水射流切割深度试验,获得了高压磨料水射流对典型顶板岩石切割参数。以华阳一矿81403工作面为工程背景进行数值模拟分析,对比了不同切顶角度、切顶钻孔深度条件下巷道围岩垂直应力分布规律及底板变形情况,获得切顶钻孔施工参数。最后在华阳一矿81403工作面进行了工业性应用,试验区域执行水力切顶措施后巷道变形量得到有效控制,巷道平均顶底板移近量30.0%、巷道平均两帮移近量23.2%,较对比段顶底板移近量减小42.3%,两帮移近量减小38.1%。现场应用结果表明高压磨料水射流切顶卸压技术能实现近距离坚硬顶板岩层的有效切割,切断两侧顶板岩层间应力传递途径,有效改善巷道围岩应力状态,减少工作面回采巷道后期顶底板及两帮变形量,降低巷道维护难度。 展开更多
关键词 坚硬岩石顶板 高压磨料水射流 切割试验 矿压控制 深部矿井
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磨料水射流与纯水射流切割混凝土效率的对比研究
11
作者 朱树伟 《绿色科技》 2025年第8期276-280,共5页
针对高压磨料水射流与纯水射流在切割混凝土等材料时的效能差异问题,采用水射流切割混凝土试验进行了纯水射流和磨料水射流在不同喷嘴横移速度、靶距和泵压3种工况下对3种强度混凝土试件(C30、C40、C50)切割深度的影响规律的对比研究,... 针对高压磨料水射流与纯水射流在切割混凝土等材料时的效能差异问题,采用水射流切割混凝土试验进行了纯水射流和磨料水射流在不同喷嘴横移速度、靶距和泵压3种工况下对3种强度混凝土试件(C30、C40、C50)切割深度的影响规律的对比研究,结果表明:高压磨料水射流切割比高压纯水切割效果更加明显,随着喷嘴横移速度逐渐增大,水射流切割混凝土深度的衰弱速度逐渐减小,切割表面的质量会有所降低,切割深度也有所减小;随着靶距的增加,水射流切割混凝土的深度呈现先增大后减小的趋势,当靶距达到8 cm时切割深度达最大;水射流在泵压的增加下对混凝土的切割深度是呈线性增加的。采用磨料水射流以合理的喷嘴横移速度、靶距和泵压切割会有明显优势。 展开更多
关键词 高压水射流 磨料水射流 切割深度 混凝土
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磨料水射流冲击角对砂岩切割性能影响的试验研究 被引量：3
12
作者 袁瑞甫 秦博 +4 位作者 董卓 程高宇 李孟卓 邓浩坤 解帅帅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期208-219,共12页
磨料水射流是一种高效的切割技术,通过砂岩切割试验对岩石类材料的最佳冲击角和倾斜切割机理等问题展开研究,在对切缝内壁进行宏观和微观观测的基础上,开展水晶玻璃切割试验,探究不同冲击角下磨料水射流的切割运动过程,揭示了不同切割... 磨料水射流是一种高效的切割技术,通过砂岩切割试验对岩石类材料的最佳冲击角和倾斜切割机理等问题展开研究,在对切缝内壁进行宏观和微观观测的基础上,开展水晶玻璃切割试验,探究不同冲击角下磨料水射流的切割运动过程,揭示了不同切割压力及冲击角下的切缝深度、切缝内壁特征、磨料颗粒运动轨迹与晶体破坏类型等变化规律。试验结果表明:平均切缝深度随切割压力的增加逐渐增大,同时改变冲击角能明显改变射流的切割能力,在75°冲击角获得的切割效果最佳;随切缝深度增加在切缝内壁逐渐出现弯曲射流轨迹纹理,且在其底部均形成典型的冲蚀坑与拖尾现象;切缝内壁主要表现为穿晶断裂、沿晶断裂、切槽或凹坑、胶结物覆盖等4类破坏特征,值得注意的是,不同冲击角下4类破坏特征在切缝中出现的位置不同,该种现象主要是因为射流的偏转情况、反射流的运动方向、冲击波和膨胀波的反射作用改变;对靶件破坏起主导作用的是垂直向及水平向射流分量(与推进方向同向),与推进方向反向的水平向射流分量则对已形成切缝起二次冲蚀及抛光作用,但不同冲击角下的作用程度不同;结合切缝表面观测和射流切割过程观察结果,建立了磨料水射流切割过程的宏观模型。 展开更多
关键词 磨料水射流 冲击角 切割机理 切缝深度 晶体破坏
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基于磨料水射流车载动力锂电池切割的试验研究
13
作者 李敬彬 李文彬 +4 位作者 李帅霖 李根生 黄中伟 李欢 周博文 《流体机械》 CSCD 北大核心 2024年第12期2-7,30,共7页
针对传统电池分解方式存在危险系数高、耗费时间长和环境污染等问题,提出将磨料水射流切割技术应用于车载动力锂电池分解的方案。开展了磨料水射流切割磷酸铁锂电池的可行性研究试验,探究了磨料水射流切割不同电池位置的切割速率,以及... 针对传统电池分解方式存在危险系数高、耗费时间长和环境污染等问题,提出将磨料水射流切割技术应用于车载动力锂电池分解的方案。开展了磨料水射流切割磷酸铁锂电池的可行性研究试验,探究了磨料水射流切割不同电池位置的切割速率,以及电池被切割前后的电压变化情况;分析了切割电池产生的物料损失及污染物。试验结果表明,磨料水射流可在带压条件下,安全高效地切穿电池外壳、连接件、电芯、正负极片、隔膜等电池组件;针对电池不同位置,其切割速率介于4~16 mm/min之间;磷酸铁锂电池的电芯被切割时,电解液流出并与水反应,产生少量腐蚀性液体;切割后,电芯平均电压下降,但不影响电芯的梯级利用与稀有金属材料回收。研究论证了该切割技术切割锂电池的可行性,同时为潜在的电池拆解方式提供可选方案,并为推动改进动力电池回收和再资源化的循环利用体系提供理论指导。 展开更多
关键词 磨料水射流 锂电池 回收 新能源 切割
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工艺参数对磨料水射流切割钢板效果的影响 被引量：4
14
作者 马树峰 傅连东 湛从昌 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期220-226,共7页
基于有限元(FEM)与光滑粒子流体动力学(SPH)耦合方法,利用数值模拟手段研究了磨料水射流切割钢板的加工机理,重点分析了磨料浓度、射流压力、射流角度对切割钢板效果的影响。结果表明,加入磨料的水射流对钢板的切割能力明显提高,切割截... 基于有限元(FEM)与光滑粒子流体动力学(SPH)耦合方法,利用数值模拟手段研究了磨料水射流切割钢板的加工机理,重点分析了磨料浓度、射流压力、射流角度对切割钢板效果的影响。结果表明,加入磨料的水射流对钢板的切割能力明显提高,切割截面呈“U”型;随着磨料浓度的增大,钢板切割深度呈增加趋势,切口宽度则变化不大;钢板切割深度随射流压力的提高则呈近似线性增加的趋势;当射流角度由垂直(90°)转变为一定倾斜角后,钢板切割深度有所降低,材料的整体去除量略有减少。 展开更多
关键词 磨料水射流 SPH-FEM 钢板 射流速度 磨料浓度 射流角度 切割深度 数值模拟
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储气库救援井磨料水射流管外开窗试验研究
15
作者 任宪可 郭爽 +4 位作者 赵昌明 张强 王国强 车阳 李敬彬 《石油机械》 北大核心 2024年第5期25-31,共7页
针对井筒不完整和存在落鱼的废弃事故老井出现井下封堵困难和气窜问题,如何实现有效封堵已成为老井改造储气库的关键。为此开展了储气库救援井磨料水射流钻杆成孔试验。试验结果表明:随着喷射距离的增大,单位时间内钻杆成孔深度显著减小... 针对井筒不完整和存在落鱼的废弃事故老井出现井下封堵困难和气窜问题,如何实现有效封堵已成为老井改造储气库的关键。为此开展了储气库救援井磨料水射流钻杆成孔试验。试验结果表明:随着喷射距离的增大,单位时间内钻杆成孔深度显著减小;随着喷射压力的增大,钻杆成孔所需的时间缩短;钻杆成孔所需的最佳磨料质量分数为6%~8%,磨料粒径分布在40~60目范围内,可实现较好的破坏效果。通过正交试验分析认为,钻杆成孔的极限喷距随着喷射压力的增大而增大,随着喷射距离增大而减小;为缩短作业时间,应调整参数为高喷射压力(>25 MPa)和短喷射距离(<20 cm)。所得结论可为现场作业提供技术借鉴。 展开更多
关键词 储气库 救援井 落鱼封堵 磨料水射流 喷砂射孔 参数优化
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微孔的磨料水射流抛光CFD模拟及试验
16
作者 崔子含 韩冰 +3 位作者 吴鹏程 李擎 马小刚 丁云龙 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第4期534-543,共10页
为解决飞秒激光微孔难以抛光的问题,结合磨料水射流去除函数稳定、自适应性强等特点,采用磨料水射流抛光方法提高飞秒激光微孔质量。利用Fluent软件对不同工艺参数下的磨料水射流微孔抛光过程进行计算流体力学(computational fluid dyna... 为解决飞秒激光微孔难以抛光的问题,结合磨料水射流去除函数稳定、自适应性强等特点,采用磨料水射流抛光方法提高飞秒激光微孔质量。利用Fluent软件对不同工艺参数下的磨料水射流微孔抛光过程进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,分析不同参数下的流场分布、侵蚀速率及壁面剪切力作用规律;然后通过响应面法对射流靶距、射流压力及磨料粒径等3因素进行优化试验,以微孔内壁面剪切力均方差为响应值,建立其响应面方程,获得最佳抛光参数组合并进行试验验证。结果表明:射流压力对微孔内壁面剪切力的影响最大,当射流压力从0.80 MPa增至1.50 MPa时,微孔内壁面剪切力增大2倍以上。射流的不同结构段因性质不同可适用于不同工况。利用响应面法分析得到水射流微孔抛光的最佳工艺参数组合是:射流冲击角,90°;射流靶距,3.5 mm;射流压力,1.10 MPa;磨料粒径,15.0μm。在该条件下抛光微孔内壁面的表面粗糙度R_a降至0.354μm。磨料水射流抛光可显著改善微孔壁面质量,且响应面法预测的数据模型有较高准确性。 展开更多
关键词 磨料水射流 飞秒激光微孔 计算流体力学 壁面剪切力 响应面法
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基于SPH-FEM耦合算法的磨料水射流破岩数值模拟 被引量：51
17
作者 林晓东 卢义玉 +2 位作者 汤积仁 敖翔 张磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第18期170-176,共7页
磨料水射流破岩是一个涉及诸多因素的非线性冲击动力学问题。针对磨料水射流破岩过程的复杂性以及有限元分析法在处理超大变形问题时存在的网格畸变问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)的方法模拟了磨料水射流破岩过程,并结合模拟结... 磨料水射流破岩是一个涉及诸多因素的非线性冲击动力学问题。针对磨料水射流破岩过程的复杂性以及有限元分析法在处理超大变形问题时存在的网格畸变问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)的方法模拟了磨料水射流破岩过程,并结合模拟结果分析了在磨料浓度30%不同速度磨料水射流作用下岩石的损伤范围。其中磨料水射流采用SPH算法模拟,并通过修改关键字文件实现水与磨料两种不同组分,岩石采用H-J-C累计损伤模型。研究表明:岩石冲蚀坑首先成漏斗状,随着冲蚀坑不断加深,最终形成"V"形剖面和圆形截面组成的"子弹"体;损伤值由冲蚀坑沿径向方向向外急剧减少,岩石的损伤半径与冲蚀坑半径随着射流速度减小而减小,两者之比在1.8-2.2之间。计算结果与相关文献基本吻合,为研究磨料水射流破岩提供一种研究的方法。 展开更多
关键词 磨料水射流 破岩 SPH-FEM耦合 损伤
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前混合式磨料水射流磨料粒子加速过程数值模拟 被引量：18
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作者 林晓东 卢义玉 +2 位作者 汤积仁 章文峰 程玉刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期19-24,47,共7页
针对前混合式磨料射流磨料加速过程运动复杂、实验研究困难及有限元处理超大变形存在网格畸变等问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)方法模拟前混合式磨料射流喷嘴不同阶段磨料粒子加速特征及磨料射流破碎靶体全过程。其中水介质用SP... 针对前混合式磨料射流磨料加速过程运动复杂、实验研究困难及有限元处理超大变形存在网格畸变等问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)方法模拟前混合式磨料射流喷嘴不同阶段磨料粒子加速特征及磨料射流破碎靶体全过程。其中水介质用SPH建模,磨料粒子、喷嘴、靶体等用FEM建模。揭示磨料粒子群在喷嘴中的运动轨迹及喷嘴结构对磨料粒子加速影响规律。研究表明,磨料粒子进入喷嘴收敛段之前已基本达到与水介质相同速度,进入收敛段后因与水介质存在速度差使其获得加速,但与水介质速度差逐渐增大;进入直线段后水介质与磨料粒子一直加速,且水介质速度在直线段末端趋于稳定,在离开喷嘴的短距离范围内水介质速度趋于稳定,磨料粒子在核心段水流作用下继续加速,最终趋于稳定;磨料粒子群在喷嘴收敛段相互碰撞运动剧烈,进入直线段后相对平缓;流量一定下磨料粒子速度随喷嘴收敛段延长而增加,但增加有限;随直线段延长而增加,增加显著。数值模拟结果与相关文献吻合较好。 展开更多
关键词 磨料水射流 磨料 加速机理 SPH-FEM耦合 数值模拟
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磨料水射流与磨料气体射流破岩压力对比分析 被引量：19
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作者 刘勇 陈长江 +1 位作者 魏建平 张娟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2510-2517,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 磨料水射流 磨料气体射流 能量屈服准则 破岩 冲蚀坑体积
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前混合磨料水射流连续加料系统设计与实验研究 被引量：13
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作者 卢义玉 李良伟 +3 位作者 汤积仁 章文峰 李倩 陆晓辉 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期111-120,共10页
针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进... 针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进入高压胶管,最后经切割喷嘴加速后喷出,形成连续磨料水射流。为使系统性能最优,分析了连续加料系统的结构组成及工作原理,并设计了系统的结构与尺寸;运用数值模拟方法对影响连续加料与射流性能的主要因素——切割喷嘴与射流泵喷嘴面积比进行优化设计,分析了其对系统性能的影响规律,确定了其最优取值范围;通过室内压力测试、连续加砂及切割试验对系统性能进行了验证,结果表明,在合适的面积比结构下,该连续加砂系统在磨料入口能形成负压及足够的压力梯度,将磨料吸入并加速,且在切割喷嘴端仍然保留足够的静压转化为动能,实现前混合磨料水射流的连续高效作业。 展开更多
关键词 磨料水射流 磨料供给 射流泵 FLUENT 参数优化
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