6-水射流基本理论

1389
1489
1589
p1


1u1 2
2
gZ1
p2


2u2 2
2
gZ2 ghf
789
第二节 射流流体力学基础知识
1．薄壁孔口出流
po，uo
p o, vo C
pc，uc
C
p c,
vc
H
889
第二节 射流流体力学基础知识
2.厚壁孔口（短管）
po，uo
p o, vo C C A A
989
第二节 射流流体力学基础知识
压力等级
389
§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
289
§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
中国、日本压力范围 /MPa ≤10 低压射流 10~100 高压射流 超高压射 流 ≥100 140~420 超高压往复泵、增 压器 35~140 美国压力范围 /MPa 0.5~35 系统设备 多级离心泵、低压 往复泵 高压往复泵
度和大小有关。
589
§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。
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
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§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、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.喷嘴出流
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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
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第二节 射流流体力学基础知识
3.2 非淹没水射流的结构
(2ReD o) uo po xp xc x
u
r
p
um pm
2R
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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
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Baidu Nhomakorabea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。
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第二节 射流流体力学基础知识
流体力学基本方程
u x u y u z 0 x y z
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
1 p 2 u x 2 u x 2 u x X 2 2 2 x x y z 2u y 2u y 2u y 1 p Y 2 2 2 y x y z 1 p 2 u z 2 u z 2 u z Z 2 2 z x y z 2 du x dt du y dt du z dt
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。
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§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 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