高壓水射流技術(shù)的發(fā)展方向

高壓水射流是最近幾十年發(fā)展起來的一門新技術(shù)，如今它已滲透到多個領(lǐng)域。射流是指工作介質(zhì)從噴嘴中流動的現(xiàn)象，它是一種在工程中十分常見的流動形態(tài)。人們通過提高射流的工作壓力，從而可以得到高速流動的射流。高壓射流有很大的能量密度，當工作壓力提高到1000 MPa以上之后，高壓水射流的能量束密度就和激光束相當。目前，高壓水射流在煤礦開采，加工制造以及清洗除垢等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。

 

 

隨著大量柱塞泵和增壓器的出現(xiàn)，射流裝置的工作壓力得到了很大提高。隨著人們對射流認識的加深，為了充分發(fā)揮出高壓水射流的潛力，從單純的純水射流開始又出現(xiàn)了磨料射流、空化射流、脈沖射流以及添加劑射流。

 

 

 

磨料水射流是上世紀80年代發(fā)展起來的技術(shù)，顧名思義，磨料射流就是將一定數(shù)量的磨料與高壓水互相混合而形成的固液雙層射流，高壓水的部分動能傳遞到磨料，把水射流對靶件的持續(xù)作用變?yōu)槟チ狭Ｗ恿鲗Π屑�的高頻沖擊以及磨削作用，從而提高了高壓水射流的工作效率。在高壓水射流中加入合適的磨料，射流的切割能力將大幅度提高，可以在不提高工作壓力的前提下有效地切割鋼筋混凝土以及鋼板。流體中添加的磨料將對射流的特性有很大的影響，常用的磨料有硅砂、金剛砂、鐵渣、鐵砂以及氧化鋁等，磨料的顆粒大小以及硬度和密度等也都對射流品質(zhì)有影響。在工程實際中，常常根據(jù)不同的施工要求選擇加入不同磨料的水射流。

 

 

 

空化射流是充分利用空化破壞威力的又一種射流技術(shù)。在流體機械中，空蝕普遍存在，很過水力機械的葉片都會遭到空蝕破壞，這會造成巨大的經(jīng)濟損失。空化射流是指從高壓噴嘴噴出的高壓水射流經(jīng)過人為地誘發(fā)空泡產(chǎn)生，然后適度地控制高壓噴嘴出口截面與靶件表面的距離，使空泡在運動過程中增大，在水射流沖擊靶件表面的滯止壓力作用下破滅。

 

 

脈沖射流是讓壓力能間斷地釋放，產(chǎn)生不連續(xù)的射流。脈沖射流充分利用了水錘效應(yīng)，使作用在靶件上的作用力迅速增大以達到破碎材料的效果。脈沖射流在靶件表面產(chǎn)生的沖擊力遠遠超過了普通連續(xù)水射流的滯止壓力，使高壓水射流切割、破碎的能力得到了很大的提高。現(xiàn)在脈沖射流主要有阻斷式、激勵式以及擠壓沖擊式。

 

 

添加劑射流在精密切割中比較常見，在消防水槍中也有應(yīng)用，它是在純水中加入微量特殊添加劑(高分子長鍵型聚合物)，達到抑制射流的紊動強度，從而可以降低射流的流動損失，提高射流的品質(zhì)。

 

目前，高壓水射流技術(shù)在煤礦開采、航空航天、機械制造、國防、交通、建筑以及醫(yī)療領(lǐng)域做出了巨大的貢獻。因此，加深對射流理論的認識和研究，大力發(fā)展先進射流技術(shù)，將有助于研發(fā)出高端的高壓水射流產(chǎn)品，這將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。