淹沒條件下高壓磨料水射流噴嘴內(nèi)外流場特性研究.pdf

1、水下炸礁是航道整治工程中常用的施工方式。傳統(tǒng)的水下爆破作業(yè)產(chǎn)生的巨大沖擊波及有害的化學(xué)氣體會造成水下生態(tài)環(huán)境的破壞，同時對魚類的生存活動帶來威脅。因此，研發(fā)一種環(huán)保清礁技術(shù)對于未來內(nèi)河航運的綠色生態(tài)發(fā)展具有重要意義。
　　本文提出一種將磨料水射流技術(shù)運用于水下切割礁石的新理念。采取理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對淹沒條件下磨料水射流噴嘴內(nèi)外的流場分布特性進行了系統(tǒng)研究，總結(jié)得出如下幾點主要研究成果:
　　(1)本文分別建立

2、了淹沒條件下的純水射流和磨料水射流的二維數(shù)學(xué)模型。通過對比分析得到，磨料水射流與純水射流的流場分布特征大體相似，區(qū)別在于因為固相磨料與液相水的比重差異，導(dǎo)致了液固兩相介質(zhì)在整個射流演變發(fā)展的各個階段中出現(xiàn)了不同程度的速度差。
　　(2)針對錐直型噴嘴的收斂角角度、出口直徑大小以及圓柱段長度三個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，模擬計算了不同噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸情況下的淹沒磨料水射流流場。通過對比分析噴嘴內(nèi)外磨料水射流中軸線沿程位置以及水平截面處液固兩相速度的

3、具體變化，逐步優(yōu)化了噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸。
　　(3)模擬計算不同磨料密度、體積濃度以及粒徑大小條件下的淹沒磨料水射流流場，對比分析噴嘴外磨料水射流中軸線沿程位置以及水平截面處液固兩相速度的具體變化。結(jié)果表明，相比于磨料粒徑而言，磨料密度與體積濃度的改變對射流的影響作用更為明顯。
　　(4)模擬計算不同淹沒水深情況下的磨料水射流流場，具體分析了環(huán)境圍壓對于射流中液固兩相介質(zhì)沿軸向和徑向方向上速度分量的變化。結(jié)果表明，天然河流中的低圍