6水射流基本理论讲解
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•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 气中的水射流就是最常见的非淹没射流。
•3．根据固壁条件——自由射流和非自由射流
§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。
•u
•p
•r
•um
•uo po
•2R
•pm
•xp •xc
•x
第三节 其他射流
•1. 磨料射流 •2. 空化射流与自振空化射流 •3. 脉冲射流和聚能射流 •4. 旋转水射流
• 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、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。
6水射流基本理论讲解
§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。
§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
压力等级 低压射流
中国、日本压力范围 /MPa
≤10
美国压力范围 /MPa
0.5~35
系统设备
多级离心泵、低压 往复泵
高压射流
10~100
35~140
高压往复泵
超高压射 流
≥100
140~420
超高压往复泵、增 压器
§1 绪论——分类
• 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。
§1 绪论——分类
•4．根据射流施载特性——连续射流、冲击射流和混合射流
•1．薄壁孔口出流
•po，uo
•pc，uc
第二节 射流流体力学基础知识
•2.厚壁孔口（短管）
•po，uo
第二节 射流流体力学基础知识
•3.喷嘴出流
第二节 射流流体力学基础知识
•3.1 淹没水射流的结构
•uo
•uo
•um
源自文库
第二节 射流流体力学基础知识
•3.2 非淹没水射流的结构
•(2Re Do)
•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。
第二节 射流流体力学基础知识
•流体力学基本方程
第二节 射流流体力学基础知识
• 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。
•3．根据固壁条件——自由射流和非自由射流
§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。
•u
•p
•r
•um
•uo po
•2R
•pm
•xp •xc
•x
第三节 其他射流
•1. 磨料射流 •2. 空化射流与自振空化射流 •3. 脉冲射流和聚能射流 •4. 旋转水射流
• 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、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。
6水射流基本理论讲解
§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。
§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
压力等级 低压射流
中国、日本压力范围 /MPa
≤10
美国压力范围 /MPa
0.5~35
系统设备
多级离心泵、低压 往复泵
高压射流
10~100
35~140
高压往复泵
超高压射 流
≥100
140~420
超高压往复泵、增 压器
§1 绪论——分类
• 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。
§1 绪论——分类
•4．根据射流施载特性——连续射流、冲击射流和混合射流
•1．薄壁孔口出流
•po，uo
•pc，uc
第二节 射流流体力学基础知识
•2.厚壁孔口（短管）
•po，uo
第二节 射流流体力学基础知识
•3.喷嘴出流
第二节 射流流体力学基础知识
•3.1 淹没水射流的结构
•uo
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•um
源自文库
第二节 射流流体力学基础知识
•3.2 非淹没水射流的结构
•(2Re Do)
•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。
第二节 射流流体力学基础知识
•流体力学基本方程
第二节 射流流体力学基础知识
• 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。