高压水射流技术的发展方向

高压水射流是最近几十年发展起来的一门新技术，如今它已渗透到多个领域。射流是指工作介质从喷嘴中流动的现象，它是一种在工程中十分常见的流动形态。人们通过提高射流的工作压力，从而可以得到高速流动的射流。高压射流有很大的能量密度，当工作压力提高到1000 MPa以上之后，高压水射流的能量束密度就和激光束相当。目前，高压水射流在煤矿开采，加工制造以及清洗除垢等领域得到了比较广泛的应用。

 

 

随着大量柱塞泵和增压器的出现，射流装置的工作压力得到了很大提高。随着人们对射流认识的加深，为了充分发挥出高压水射流的潜力，从单纯的纯水射流开始又出现了磨料射流、空化射流、脉冲射流以及添加剂射流。

 

 

 

磨料水射流是上世纪80年代发展起来的技术，顾名思义，磨料射流就是将一定数量的磨料与高压水互相混合而形成的固液双层射流，高压水的部分动能传递到磨料，把水射流对靶件的持续作用变为磨料粒子流对靶件的高频冲击以及磨削作用，从而提高了高压水射流的工作效率。在高压水射流中加入合适的磨料，射流的切割能力将大幅度提高，可以在不提高工作压力的前提下有效地切割钢筋混凝土以及钢板。流体中添加的磨料将对射流的特性有很大的影响，常用的磨料有硅砂、金刚砂、铁渣、铁砂以及氧化铝等，磨料的颗粒大小以及硬度和密度等也都对射流品质有影响。在工程实际中，常常根据不同的施工要求选择加入不同磨料的水射流。

 

 

 

空化射流是充分利用空化破坏威力的又一种射流技术。在流体机械中，空蚀普遍存在，很过水力机械的叶片都会遭到空蚀破坏，这会造成巨大的经济损失。空化射流是指从高压喷嘴喷出的高压水射流经过人为地诱发空泡产生，然后适度地控制高压喷嘴出口截面与靶件表面的距离，使空泡在运动过程中增大，在水射流冲击靶件表面的滞止压力作用下破灭。

 

 

脉冲射流是让压力能间断地释放，产生不连续的射流。脉冲射流充分利用了水锤效应，使作用在靶件上的作用力迅速增大以达到破碎材料的效果。脉冲射流在靶件表面产生的冲击力远远超过了普通连续水射流的滞止压力，使高压水射流切割、破碎的能力得到了很大的提高。现在脉冲射流主要有阻断式、激励式以及挤压冲击式。

 

 

添加剂射流在精密切割中比较常见，在消防水枪中也有应用，它是在纯水中加入微量特殊添加剂(高分子长键型聚合物)，达到抑制射流的紊动强度，从而可以降低射流的流动损失，提高射流的品质。

 

目前，高压水射流技术在煤矿开采、航空航天、机械制造、国防、交通、建筑以及医疗领域做出了巨大的贡献。因此，加深对射流理论的认识和研究，大力发展先进射流技术，将有助于研发出高端的高压水射流产品，这将产生巨大的经济效益和社会效益。