2凡乜年5月重庆大学学报自然科学版文早编1000脉冲磨料射流主要参数对切割性能的影响卢义玉，李晓红，廖勇，杨新桦，雷向阳。康勇贡庆大学资源及环境科学学院。庆40，44女=剖和冲蚀性能的关系，对比分析了脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条忤下对花石=岩等的切割冲蚀性能实验结果明脉冲磨料射流的*大切割深度和体积冲蚀速度在淹状态下分别是前混合磨料射流的1.67倍和172倍而在非淹没状态下为1.39倍和1.47倍，这对提声射流的切割效率降低比能耗。扩大磨料水射流的应用范围奠定了基础心前期理论研宄明15，特定频率的自激振荡激励促使磨料粒子向射流中心聚集的实质是大涡的分团和集中，自激振荡脉冲是大涡与下游碰撞壁碰撞的结果，这种脉冲使卷入射流内部的磨料粒子随同脉冲水介质起振荡。磨料在脉冲肘流状态下的能砧交换和加速效聚优于作通磨料射流。磨料随同脉冲水闭以比射流甲为速度的速皮吨射出办使磨料获傲欠的速度。那么，脉冲磨料射流与前混合磨料射流相比在切割冲蚀性能方面是否有所提高，各主要参数对切割性能的影响规律如何变化，笔者通过实验分析，研究淹没和非淹没状态下磨料浓度振荡腔腔长巨等参数与脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能的关系，对比分析脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条件下对花岗石石灰岩等的切割冲蚀性能。
1实验内容及实验方法脉冲磨料射流唢嘴1所小，前混合磨料射流系统的喷嘴与脉冲磨料射流系统的上游喷嘴保持致。冲蚀实验是在非淹没状态下进行的，切割试验是在淹没状态下进行。实验内容主要研究磨料浓度振荡腔腔长靶距等参数脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能的关系，对比分析脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条件下对花岗石的切割性能和对石灰岩的冲蚀性能。
试验用的上游喷嘴为倾角为13的锥形喷嘴，喷嘴材料是硬质合金。下游喷嘴为面形喷嘴，试验前后测量结果明，喷嘴尺寸无明显变化。
用填充石蜡间接测量射流冲蚀体积，而切割深度和宽度用卡尺直接测量。
试验所用的各种测量仪都具有足够的精度，并经常进行校准，每个环节的试验和测量条件都致，以保证重复多次，测量准确。每个喷嘴的冲蚀试验般都进行3次，对于多次重复的试验结栗按狄克逊准则进行分析处理。
冲蚀性能的评价指数为体积冲蚀速度深度切割速度和比能耗这些指数的1十算公式如基金项目国家自然科学基金资助项目6，740352实验装置头验系统装置不意2.该系统主要由乳化液泵站高，磨料罐脉冲磨料喷嘴高压软矜及刚件嘴稃动装置及调速系统和水池等纟成乳化液兄为偏心卧式7柱寒泵，输功率为1001反，流试为100*大压力为31.5河，1.高压磨料罐由煤矿井下使用的单体支柱液压缸改装而成= 3实验结果及分析3.1淹没条件下切割佗岗石实验3.1.1振荡腔腔长，对切刻性能的影响游喷嘴径4=0.002=1.4磨料为粒径0.0002，1的石英砂。磨料浓度为22.5横移速度为0.000 3，夂1把距为0.0喷嘴淹没深度为5试件为厚0031的花岗石板，抗压强度为170河，3实验结果34.
从4中可。在淹没状态下。脉冲磨料射流的*大冲蚀体积速度和深度切割速度分别是前混合式磨料射流的1.67倍和1.72倍。当1.5时，振荡腔内射流尚未形成能与下游碰撞壁碰撞的剪切层，不满足层激振荡的必要条件。从而+能形成脉冲磨料射流，与147时也不能产生自激振荡，这时的射流形式相当于前混合磨料射流。这不仅由于突扩和突缩而增加了能量的损失，而且，大了靶距，从而冲蚀体积速度和深度切割速度比前混合磨料射流低比能耗。而当1.517时，形成强烈的自激振荡，磨料向射流中心聚集从而获得良好的脉动加速，能量传输效率得到提高，同时在脉动状态下，增大了射流的有效工作革巴距。从而使得脉冲磨料射流的冲蚀体积速度。深度切剡速度得到了提高，比能耗降低。
同时还发现，在产生自激振荡的腔长范围内，随着腔长的增大，脉冲幅值增加，而体积冲蚀速度却降低，这主要是由于随着腔长的，加，脉冲幅值增大，但射流振荡频率越来越低，邮在此频率范围的自激振荡激励下，激励频率越低，磨料粒子向射流中心聚集的效果越来越差，另方面磨料射流在峰值状态下工作低。总体来。在淹没状态下脉冲磨料射流工作频率为15，30出时。其切割性能较好。
3.1.2把距对切割性能的影响试验条件系统压力凡=15肘下游喷嘴直径英砂。磨料浓度为22.51.横移违度为0.3喷嘴淹没深度为，万叫试件为厚，的爪的花岗石抵抗压强度为170河，实验结果5.
3.1.3磨料浓度对切割性能的影响m610.0003mslEM0.01爪，喷嘴淹没深度为0.5阳；试件为厚0.03，1的花岗石板，抗压强度为170河，实验结果6.
随着磨料浓度的增加，方面磨料颗粒的数目，加，有利于切割，另方面，脉冲磨料射流的脉动幅度和振荡频率降低。在低磨料浓度的情况下，增加磨料量，起主要作用的是磨料数量，而磨料速度的稍微下降对切割性能影响不大，而当磨料浓度增大到定值时，磨料粒子的振荡幅度下降较火，切剖忱性反而下降，而且随着磨料浓度的，加，脉冲磨料射流切割性能与前混合磨料射流之间的差距也越来越小，3.2非淹没条件下冲蚀石灰岩实验由于徼没状态下，振荡腔腔长磨料浓度靶距等参数对脉冲磨料射流冲蚀性能的影响规律与淹没状态下人致相同，这里给出振荡腔腔长对脉冲磨料射流冲蚀性能的影响规律。
实验条件系统压力，=10上游喷嘴直抒1=0.001爪，62=1.4磨料为粒径2爪的石英砂，磨料浓度为22.5，靶距为，1冲蚀时间9，8；试件为厚，8爪的石灰岩，抗压强度为30河3.
主验结7所小从7可以看出，在非淹没条件下，脉冲磨料射流似，只是*优腔长有所不同，非淹没状态下心=23振荡腔腔长与冲蚀深度的关系1振荡腔腔长与冲蚀体积的关系割速度和体积冲蚀速度在淹没状态下分别是前混合磨料射流的1.67倍和1.72倍，而在非淹没状态下为1.39倍和1.47倍。
4总结淹没和非淹没状态下。射流各参数如1下游喷嘴直径比必磨料浓度振荡腔腔长1靶距5等参数与脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能之间存在*佳参数范啉在本实验为心4=1.4磨料浓度为22.5，Ldt在淹没和非淹没条件下，脉冲磨料射流的冲蚀性能随振荡腔腔长磨料浓度和靶距的变化规律基本致只是*优腔长有所不同徼没状态下，么而淹没状态下14射流的1.67倍和1.72倍，而在非淹没状态下为1.39倍和1.47倍。
1李晓红。自激振荡磨料射流的基本理论与初步试验1.
中国安全科学学报，19妈951216.
2李晓红。自激振荡磨料射流原理及切割实验研宄流3刘大有。相流体动力学触。北京高等教育出版社，6廖振方。自激振荡射流喷嘴的理论研宄及应用。高压下转第123页责任编辑姚飞上接第8页责任编辑姚飞
