空化射流打擊效果的影響因素

空化射流技術是將空化作用引入到高壓水射流而形成的一種高壓水射流技術，同等條件下空化射流更具破碎和切割能力。其原理是通過控制壓力、流速等參數使水流束經過空化噴嘴時產生大量的空化泡，利用空化泡在材料表面的狹小區域內潰滅產生高達140～170 MPa的微射流沖擊，達到清理設施表面附著物和污垢層的目的。實驗表明噴嘴型號、打擊時間、入口壓力等都對打擊效果有不同程度的影響。本文主要分析影響空化射流打擊效果的影響因素。



1、噴嘴對比

噴嘴型號主要分為角形噴嘴和錐形噴嘴，角形噴嘴擴散段加強了噴嘴出口射流與周圍水的剪切作用，產生更多的空化泡，打擊面成環狀分布。相同條件下，角形噴嘴的空化射流打擊效果優于錐形噴嘴。

2、時間對比

在相同噴嘴、壓力和靶距的條件下，打擊時間5min和10min效果相近，隨著打擊時間增加，空蝕面積逐漸增大。15min以后，增加打擊時間效果變化不明顯，所以空化射流打擊過程中最優時間為5min.

3、壓力對比

實驗使用角形噴嘴打擊5min，入口壓力為5MPa時打擊效果不明顯；在10MPa時，打擊效果最好，為最優打擊壓力；15和20MPa時空蝕點較少。

4、靶距對比

對同一噴嘴不同入口壓力條件下的靶距和打擊效果進行對比，結果顯示入口壓力為10MPa時，靶距為20d效果最好；入口壓力為15MPa時，靶距為30d效果最好。



實驗結果綜述：對于一個固定角形噴嘴存在最優打擊時間為5min；不同入口壓力對應不同的最佳靶距。空化射流中噴嘴的幾何特征對空化效果的影響很大，角形噴嘴擴散段長度對空化效果有影響，擴散段越長，空化效果越好，角形噴嘴的空化效果遠優于錐形噴嘴。

具體原理是將空化作用引入水射流技術中而形成的新型水下設施清洗技術。通過控制壓力、流速等參數使水流束經過空化噴嘴時產生大量的空化泡，利用空化泡在材料表面的狹小區域內潰滅產生高達140～170 MPa的微射流沖擊，達到清理設施表面附著物和污垢層的目的。