前混合式磨料射流喷嘴的基础研究

本文对前混合式磨料射流喷嘴进行了较为系统的研究。利用液固两相流的理论进行了磨料射流喷嘴内的流动分析，采用无量纲分析法，列出磨料粒子在喷嘴内的质量方程、运动方程和能量方程，编写了计算程序，通过计算机进行数值求解，发观了喷嘴收缩段锥角、磨料浓度对磨料粒子的加速、压力损失以及能量传递效率的影响，确定出了最优参数。根据理论分析，对几种不同几何形状、不同几何参数的喷嘴，通过改变压力、磨料浓度等参数进行寿命磨损试验，定期测量其磨损，观察喷嘴内部的磨损状况，研究了喷嘴材料、几何参数及动力参数对喷嘴磨损的影响，发现了一些新现象，通过对试验数据的分析，得出了一些有价值的结论。     

脉冲磨料射流的基本理论与试验

脉冲磨料射流是在脉冲射流和磨料射流基础上发展起来的新型射流型式。磨料速度受脉冲频率和幅度影响很大,磨料在脉冲射流状态下的能量交换和加速效果优于普通磨料射流,磨粒速度可超过前喷嘴喷出的射流的速度。本文讨论了脉冲磨料射流的结构和工作原理,初步建立了磨料在脉冲射流中的运动模型,分析了主要参数对磨粒加速效果的影响。理论与试验研究表明,脉冲磨料射流的切割效果优于普通磨料射流。本研究有望开发出新型射流型式和装置,推动新一代切割及加工技术的产生。该成果可用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（隧道）掘进、表面清洗等领域。     

自激振荡磨料射流的研究

本文研究了水射流的卷吸机理以及自激振荡对磨料射流的影响，提出通过自激振荡发展大涡，把磨粒粒子卷入射流束内，增大磨料的卷吸量和磨料粒子的运动速度，变连续磨料水射流为脉冲磨料水射流，改善磨料水射流的工作能力。根据实验，切割速度与连续磨料射流相比提高了２倍。     

前混合磨料射流切割系统的研究

磨料射流切割系统具有很多独特的优点并有广阔的应用前景。通过对几种前混合磨料射流切割系统的分析探讨，提出了在工业应用前必须解决的三个问题：喷嘴磨损、磨料浓度的调节控制和磨料输入，以及解决这些问题的一些方法。     

自激振荡磨料射流的基本理论与初步试验

自激振荡磨料射流是在自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流基础上,提出的新型射流。为此,重点讨论了自激振荡磨料射流喷嘴的结构和工作原理,分析了脉冲频率和幅值等参数对磨粒加速效果的影响。根据初步研究表明,磨粒速度受脉冲频率和幅度影响很大,磨粒速度可超过前混合磨料射流中磨粒的速度,最大钻孔速度比前混合磨料射流提高４１％ 。这一成果有望用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（遂道）掘进、表面清洗等领域。     

磨料形状对磨料气体射流冲蚀性能的影响研究

为明确磨料形状对高压磨料气体射流冲蚀效果的影响规律,基于LS-DYNA数值分析了磨料冲蚀靶体应力分布,根据横向裂纹和纵向裂纹建立了考虑磨料球形度的磨料射流冲蚀体积计算模型;分析了磨料形状的球形度,通过高压磨料气体射流破岩实验得出了磨料形状对冲蚀体积影响规律;对比分析理论计算结果和实验数据,验证计算模型吻合度较高,模型数学形式简单,且具有较好的工程适用性;结合理论分析和实验结果得出,磨料形状对冲蚀效果具有显著影响,随磨料球形度的增大,冲蚀体积呈指数增加;在相同冲蚀粒子数以及冲击动能情况下,磨料粒子球形度越高,棱角越尖锐,冲蚀体积越大。为高压磨料气体射流的磨料优选提供理论依据,冲蚀性能预测提供简易算法。     

循环磨料射流综合理论分析

循环磨料射流是磨料射流的一种重要形式。循环磨料浆液被高压水加速后直接输入喷嘴，构成具有强大打击力的磨料射流；特别适用于锻件、轧制件的除鳞除锈，铸件清砂等表面处理。要保证循环磨料射流在工业中应用，必须首先解决两个关键问题，即循环磨料射流浆体在管路中的正常流动、磨料的悬浮与沉降规律以及过碎的微小磨粒的剔除，以满足高效、连续的作业。本文论述了循环磨料射流的工作原理和主要工作参数的确定方法。     

磨料特性对磨料气体射流破煤影响的实验研究

针对磨料气体射流,基于气固两相流理论分析影响磨料速度的因素,在一定喷嘴结构基础上,通过实验研究磨料特性对破煤效果的影响。通过理论分析发现,影响磨料速度的主要因素有磨料密度和磨料粒径。实验结果表明:在射流压力一定条件下,石英砂、石榴石和棕刚玉3种磨料中棕刚玉破煤深度最大,在80,120,200和280目4种不同目数磨料中,120目磨料破煤效果最优。通过分析磨料特性的影响,得出磨料硬度对破煤的影响最大,其次是磨料密度。开展磨料气体射流破煤实验,确定了磨料气体射流中最优射流靶距为70 mm,最佳破煤磨料为120目的棕刚玉磨料。     

前混合式磨料射流及其切割特性

本文讨论了前混合式磨料射流发生装置的工作特性，给出了一种新型供料系统，能实现磨料可靠均匀地供给，并可以方便、准确地调节磨料浓度。在此基础上研究了压力，喷嘴直径、靶距等多种参数对前混合式磨料射流切割特性的影响，给出了这些参数的选取范围及评价方法。试验中使用的切割材料有石灰岩、钢材、铝材以及五种强度的混凝土试块。     

前混合式磨料射流系统的容积效应及有关安全问题

前混合式磨料射流系统具有明显的容积效应。通常情况下 ,系统在停止工作压力降低时 ,磨料罐将排出约 1 L的浆液 ,在长 5 m以上的管路中淤积 ;重新工作时 ,将造成喷嘴和管路的严重磨损 ,甚至造成堵塞 ,使系统不能正常工作。为此 ,笔者提出了一种新型的射流发生系统 ,改善系统的容积效应 ,在其停止工作时 ,采用了磨料罐从上方排出清水以降低系统压力方法 ,改善磨料大量涌出和管路淤积现象 ,同时也对管接头等磨蚀引起的有关安全问题进行了讨论。     

前混合式磨料射流清洗油管涂料的实验研究

研究结果表明，前混合式磨料射流清洗油管涂料的清洗效率随喷嘴直径的增大而增大，喷距、喷射角和颗粒直径最佳参数值分别为１５０ｍｍ、１２０℃（或６０℃）和０．８ｍｍ。     

三相磨料射流的研究

水射流技术的研究与开发，日益受到许多国家和国际财团的重视。关于磨料射流技术，经试验和应用证明，普遍认为具有广泛推广价值和光明的发展前景。笔者在借荐和总结国内外多相流理论研究成果及试验的基础上， 针对磨料射流特点，提出了一种新射流技术，即三相磨料射流技术。论述了三相磨料射流产生原理，并对垂直管内形成的气－ 固－ 液三相流态做了分析； 根据适合射流的特点，找到了适用于射流技术的两种流态—气泡流和团状流，并得到了此两种流态的动力特征，为将来的工业试验及商业性应用在理论上提供了一定的依据     

磨料水射流切割与其它方法切割对金相组织影响的试验研究

本文以２０＃优质碳素结构钢为试件，介绍了磨料水射流切割与其它方法切割对金相组织影响的试验。试验结果表明，磨料水射流切割无热影响区。