高壓水射流技術的發展方向

高壓水射流是最近幾十年發展起來的一門新技術，如今它已滲透到多個領域。射流是指工作介質從噴嘴中流動的現象，它是一種在工程中十分常見的流動形態。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域得到了比較廣泛的應用。

 

 

隨著大量柱塞泵和增壓器的出現，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，為了充分發揮出高壓水射流的潛力，從單純的純水射流開始又出現了磨料射流、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年代發展起來的技術，顧名思義，磨料射流就是將一定數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作用變為磨料粒子流對靶件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有影響。在工程實際中，常常根據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。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，這會造成巨大的經濟損失。空化射流是指從高壓噴嘴噴出的高壓水射流經過人為地誘發空泡產生，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，產生不連續的射流。脈沖射流充分利用了水錘效應，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生的沖擊力遠遠超過了普通連續水射流的滯止壓力，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。

 

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