高壓水射流技術的基本概念介紹

近幾十（shí）年來，隨著科學技術（shù）的快速發展，人類發現（xiàn）了給液滴賦予比自由落體運動（dòng）大得多的打擊能量，這使（shǐ）得漫長的水（shuǐ）滴石穿現象（xiàng）得以在瞬間便可以完（wán）成，這就是水射流。然而，為了提高（gāo）效率（lǜ），科技又通過機械進一步將水增壓，並使它從直徑很小的噴嘴中噴出，形成一（yī）束高速（sù）、連續的水（shuǐ）流束，也就是高壓水射流。下麵主要介紹高（gāo）壓水（shuǐ）射流技術的基本概念。
 
1、高壓水射流的結構

高壓水（shuǐ）射流在（zài）噴嘴出口（kǒu）處形成一個錐形等（děng）速流（liú）核心區，其中射流軸向動壓力及密度基本保持不變，為水射流的初始段。射流繼續發展的部分為基本（běn）段，其軸心速度與軸心動壓有規律地衰減。最後在消散段（duàn）水射流與（yǔ）環境（jìng）介質完全混合變成水滴與空氣的混合（hé）物或霧化。水射流各（gè）段在工程（chéng）應用中具有不同的功能，起始段適（shì）宜於材料切割，基本段適用於清洗、除鏽等，消散部分主用用於降溫除（chú）塵、大麵積地衝刷。

2、射流打擊力

水射流打擊物體表麵（miàn）的打擊力主要體現在射流（liú）的壓強上，如果壓（yā）強大（dà）於汙垢的（de）抗壓強度，則汙垢即被破壞。噴嘴出口處的水射流速（sù）度一般在亞音（yīn）速與超音速（sù）之間即300～500 m/s，這股水射流雖然質量很（hěn）小，但其速率平方卻可使水滴像子彈一樣，具有巨大打擊能量，可以破壞極堅硬的鹽堿結垢及堵塞物。

3、最佳耙距（jù）

水射流對物體表麵的作用力不僅與射流密度（dù）、速度有關。而且還與水射流（liú）離該表麵的距離有關，這是由於水射流的速度（dù）、結構（gòu）隨著其（qí）噴射距離發生（shēng）變化，因此（cǐ）水射流衝擊物體的作用力也隨噴嘴（zuǐ）至物體表麵的距離(耙距)不斷變化，根據實驗結果，達到最大打擊力的最佳耙距（jù）在100倍噴嘴直徑左右。

4、壓力分級

根據我國標準，可將水射流壓力劃分為4個等級，即低壓0.5-20MPa；中（zhōng）壓20-70MPa；高壓（yā）70-140MPa；超高壓（yā）140MPa以上。
 
高速水射流破壞材（cái）料的過程是一個（gè）動態斷裂過程，對脆性材料(如岩石)等主要是以（yǐ）裂紋破壞及擴散為主，而對塑性材料則符合最大的拉應力瞬時（shí）斷裂準則，即一旦材（cái）料中某點的法向拉應力達到（dào）或超過某（mǒu）一臨界值oy 時，該點即發生斷裂（liè）。根據彈塑性力（lì）學，動態斷裂強度與（yǔ）靜態斷裂強度相（xiàng）比（bǐ）要高出一個數量級左右，主要是因（yīn）為動態應力作用時間短（duǎn），材料（liào）中裂紋來（lái）不及發展。因而這（zhè）個動態斷裂不（bú）僅與應力有關，還與拉伸應力的作用時間（jiān）相關。

因此，我們可以看出高壓水射流技術的應用領域將是十分廣泛的，它給我（wǒ）們帶來了的一種全新的途（tú）徑。