围压条件下空化磨料射流的冲蚀特性与机制分析

 磨料射流在水利水电、石油工程和海洋资源开发等领域有着广泛的应用,研究射流的冲蚀特性和破坏物料机制对提高水射流利用效率具有重要意义。利用自行研制的实验装置,研究了围压条件下自振空化、文丘里和锥形3种喷嘴形成的磨料射流冲蚀特性,分析了空化磨料射流冲蚀物料的机制。结果表明：自振空化喷嘴和文丘里喷嘴的冲蚀效果优于锥形喷嘴,空化作用有助于提高磨料射流的冲蚀效果;磨料射流的冲蚀效率随围压的增大而降低,主要原因是围压对纯水射流和空化磨料射流的压力脉动和冲击力具有抑制作用。分析认为,空化磨料射流冲蚀破碎物料的机制主要包括冲蚀、气蚀和共混磨蚀3 种作用。     

围压下自振空化射流冲蚀性能实验研究

自振空化射流是利用瞬态流和水声学原理调制而成的一种新型射流,为研究围压下自激振荡空化射流的冲蚀破碎规律,利用高压釜装置测量了1.0mm出口直径的风琴管自振空化喷嘴在各种射流参数情况下冲蚀铝试样的冲蚀质量,并与同等条件下锥形喷嘴冲蚀效率进行了对比。测量结果表明,冲蚀质量基本与射流压力成正比;存在最优喷距和围压,使得冲蚀效果最佳,在本实验条件,分别为喷嘴出口直径的5～7倍和2MPa左右;相同条件下,自振空化喷嘴冲蚀质量约为同等条件下锥形喷嘴冲蚀的1～2倍,这为自振空化射流提高钻井速度等实际应用提供了实验依据。