水射流基本理论讲解

1、1,第六章 水射流基本基本理论,1 绪论 2 射流流体力学基础知识 3 各种水射流介绍,主要参考水射流动力学 李根生 水射流理论与技术 沈忠厚,2,1 绪论发展历程,1）1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的砂砾石金矿、冲洗淘金，当时压力很低，仅有几个至十几个大气压。 2）20世纪50年代，人们发现提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料，开始了较高压力设备的研制和较高压射流的实验，并发现高压水射流是最有效的破岩方法。 3）80年代以来，高压水射流技术迅速展。磨料射流、空化射流、脉冲射流、水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理进一步深入发展，并出现汽水射流、液态金属射流、液态气射流、

2、冰粒射流等特种射流，其应用范围也由金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等。 4）中国从20世纪70年代开始的，最初从煤炭部门逐渐发展到石油、冶金、航空、化工、建筑、机械、市政建设和交通等领域。经过30多年的研究和实践，开发出了一批新技术和新产品，有的在国际上处于领先水平。,3,1 绪论分类,1根据射流的压力低压射流、中压射流和高压射流,4,1 绪论分类,2根据工作介质和环境介质淹没射流和非淹没射流,射流的工作介质与环境介质密度相近或相同时，这种射流称为淹没射流。如在水中喷射的水射流或在空气中喷射的气体射流都属于淹没射流。 如果环境介质的密度大大低于工作介质的密度，则称为非淹没射流。大气中的水射流

3、就是最常见的非淹没射流。,有固壁约束下的射流称为非自由射流；反之，则为自由射流。在有些文献里，自由射流指的是没有固壁限制，而且环境介质的流速很小（或静止）的射流。流体射流的作业环境内有或没有固体壁面的限制，对射流的形成和动力特性有明显的影响。,3根据固壁条件自由射流和非自由射流,5,1 绪论分类,连续射流：该种射流对物料施载开始时有一个短时的冲击峰值压力，随之而来的是持续稳定的压力。这种射流只有冲击峰值压以后的稳定压力才具有代表性。该种射流常用于切割和清洗物料。 冲击射流：对物料的施载特点是产生一个只持续极短时间的压力峰值，这种射流只有峰值压力才具有代表性。高速水滴冲击和脉冲水射流是冲击施载方

4、式。 混合射流：介于上述两种极端的施载方法之间的称作混合射流。其施载特点是冲击压力和稳定压力相结合。含有空化气泡的连续水射流（空化射流）在其连续稳定施载的同时伴随着空化作用的冲击施载。具有一定长度的液柱间断射流，其施载过程为一冲击压力加上一稳定压力。稳定压力维持的时间与柱状液滴的速度和大小有关。,4根据射流施载特性连续射流、冲击射流和混合射流,6,1 绪论分类,5根据射流水力学特性定常射流和非定常射流 定常射流的：射流的各个断面上的流体力学特性不随时间而变化，仅为位置的函数，定常射流一定是连续射流。 非定常射流：射流各断面上的流体力学特性不仅随其位置而变化，而且随时间而变化。而非定常射流可以是连续射流，也可以是非连续射流。,6根据射流介质相单相射流和多相射流 水射流：包括加有高分子聚合物的水射流都属于单相水射流。 固液两相射流：混有固体磨料微粒的磨料射流及混有微小冰块的冰水射流 气液两相射流：比如混有空化气泡的空化射流属于气液两相射流。,7,第二节 射流流体力学基础知识,流体力学基本方程,8,1薄壁孔口出流,第二节 射流流体力学基础知识,9,2.厚壁孔口（短管）,第二节 射流流体力学基础知识,po，uo,10,3.喷嘴出流,第二节 射流流体力学基础知识,11,3.1 淹没水射流的结构,第二节 射流流体力学基础知识,12,3.2 非淹没水射流的结构,