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磨料水射流中磨料颗粒的受力分析

中国石油大学学报（自然科学版） 2006年第4期30卷 47-49,74页

作者：王明波王瑞和中国石油大学石油工程学院山东东营257061

对磨料水射流中磨料颗粒的受力进行了分析,采用量级比较和典型函数法重点研究了Basset力、虚拟质量力、Magnus力和Saffman力与Stokes力的相对重要性。结果表明,对磨料水射流进行模拟研究时,必须考虑惯性力、重力、压差力和Stokes力对磨... 详细信息

对磨料水射流中磨料颗粒的受力进行了分析,采用量级比较和典型函数法重点研究了Basset力、虚拟质量力、Magnus力和Saffman力与Stokes力的相对重要性。结果表明,对磨料水射流进行模拟研究时,必须考虑惯性力、重力、压差力和Stokes力对磨料颗粒运动的影响。当磨料颗粒在喷嘴的收缩段和直柱段中运动时,磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力处于同一量级,对磨料颗粒的运动影响很大,不可忽略;随着时间的推移,当磨料颗粒从喷嘴射出后,磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力相比要小得多,对磨料颗粒的运动影响很小,可以忽略;磨料水射流喷嘴外流场中,流体粘性的存在限制了磨料颗粒的旋转,磨料颗粒所受的Magnus力比Stokes力小得多,可以忽略;在喷嘴外的自由射流区域,由于流速梯度沿径向变化较慢,磨料颗粒所受的Saffman力同Stokes力相比也可以忽略。

关键词：磨料水射流磨料颗粒受力分析量级比较典型函数法

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湍流对磨料水射流中磨料颗粒受力的影响

中国机械工程 2012年第8期23卷 972-974页

作者：王明波王瑞和中国石油大学(华东) 青岛266580

为了弄清磨料水射流中磨料颗粒的受力情况,考察了不同湍流模型对淹没冲击射流计算结果的影响,从中选取表现较优越的雷诺应力模型对球形磨料颗粒附近的湍流流动进行数值模拟。计算中,湍流强度为5%～70%,湍流黏度比为1～1200。计算发现,... 详细信息

为了弄清磨料水射流中磨料颗粒的受力情况,考察了不同湍流模型对淹没冲击射流计算结果的影响,从中选取表现较优越的雷诺应力模型对球形磨料颗粒附近的湍流流动进行数值模拟。计算中,湍流强度为5%～70%,湍流黏度比为1～1200。计算发现,在该计算范围内,随着湍流强度的增大,固相颗粒所受曳力逐渐增大,颗粒的曳力系数增大;随着湍流黏度比的增大,固相颗粒所受的曳力逐渐增大,相应的曳力系数也增大。

关键词：磨料水射流曳力系数磨料颗粒数值模拟湍流流动

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基于后混合式磨料水射流磨料颗粒运动研究

机床与液压 2014年第9期42卷 109-112页

作者：潘峥正万庆丰雷玉勇蒋代君陈忠敏西华大学机械工程与自动化学院四川成都610039

为了改善后混合式磨料水射流的切割性能,以固液两相流理论为基础,通过FLUENT模块对喷嘴内磨料的运动进行建模和数值分析。以聚焦管内的单个颗粒为研究对象,优化传统的颗粒相控制模型,获得磨料颗粒在喷嘴内基本的运动情况。研究表明,磨... 详细信息

为了改善后混合式磨料水射流的切割性能,以固液两相流理论为基础,通过FLUENT模块对喷嘴内磨料的运动进行建模和数值分析。以聚焦管内的单个颗粒为研究对象,优化传统的颗粒相控制模型,获得磨料颗粒在喷嘴内基本的运动情况。研究表明,磨料颗粒吸入混合腔后通过各相之间的碰撞进入高压射流,形成液固两相流。两相流形成初期,磨料颗粒的速度在高压水射流的携带作用下迅速上升。由于混合腔内部结构突变等原因,颗粒相速度浮动较大且处于非稳态。当颗粒通过收敛段进入聚焦管后,颗粒相速度以指数形式逼近射流相速度并逐渐稳定。但由于存在沿程能量损失等因素,颗粒相速度与射流相速度始终存在滑移,最终颗粒相速度仍略小射流相速度。

关键词：后混合式磨料水射流磨料颗粒数值模拟 FLUENT

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单个磨料颗粒冲击金属材料深度计算模型

石油机械 2013年第4期41卷 27-30页

作者：李罗鹏周卫东中国石油大学(华东)石油工程学院

研究了单个磨料颗粒冲击金属材料的侵入深度问题,结合不可压缩应变硬化弹塑性材料空腔膨胀理论与颗粒运动微分方程,建立了球形颗粒与圆锥形颗粒侵入深度的计算模型,并给出了侵入深度的解析解与数值解。计算结果表明,针对球形颗粒,当颗... 详细信息

研究了单个磨料颗粒冲击金属材料的侵入深度问题,结合不可压缩应变硬化弹塑性材料空腔膨胀理论与颗粒运动微分方程,建立了球形颗粒与圆锥形颗粒侵入深度的计算模型,并给出了侵入深度的解析解与数值解。计算结果表明,针对球形颗粒,当颗粒速度小于200 m/s时,计算结果与数模结果和根据文献[6]计算出的结果均吻合;针对圆锥形颗粒,当速度小于200m/s时,计算结果与数模结果吻合,而与根据文献[7]计算出的结果相差较大。该项研究成果可为磨料射流切割理论的深入研究提供一定的借鉴作用。

关键词：磨料射流磨料颗粒冲击金属材料侵入深度数学模型

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单个磨料颗粒冲击岩石过程的数值模拟研究

石油钻探技术 2009年第5期37卷 34-38页

作者：王明波王瑞和陈炜卿中国石油大学(华东)石油工程学院山东东营257061 川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院四川德阳618300

根据连续介质力学和有限元理论,给出了磨料水射流破岩系统中磨料颗粒和岩石的控制方程及相应的有限元列式,建立了适用于磨料水射流破岩全过程分析的岩石损伤模型。数值计算的结果较真实地反映了磨料水射流破岩过程中岩石动态响应特性的... 详细信息

根据连续介质力学和有限元理论,给出了磨料水射流破岩系统中磨料颗粒和岩石的控制方程及相应的有限元列式,建立了适用于磨料水射流破岩全过程分析的岩石损伤模型。数值计算的结果较真实地反映了磨料水射流破岩过程中岩石动态响应特性的演化过程,普通磨料水射流破碎岩石的主要形式是磨料颗粒冲击压力波所产生的拉伸破坏。数值计算与相关试验结果基本吻合,表明该分析方法是可行的,可用来指导磨料水射流破岩理论的进一步研究及应用。

关键词：磨料射流磨料颗粒岩石破碎有限元法数值模拟

滚磨光整加工中磨料颗粒堆积角的离散元参数标定

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中国科技论文 2016年第16期11卷 1821-1825页

作者：张荔李文辉杨胜强太原理工大学机械工程学院太原030024 精密加工山西省重点实验室太原030024

针对滚磨加工中所用磨料颗粒的离散元模拟参数具体值难以确定的问题,对现有的参数标定方法进行改进,提出一种在已有正交实验基础上考虑参数间交互作用的参数标定方法。该方法以真实再现磨料颗粒堆积角为研究目的,以磨料颗粒间静摩擦、... 详细信息

针对滚磨加工中所用磨料颗粒的离散元模拟参数具体值难以确定的问题,对现有的参数标定方法进行改进,提出一种在已有正交实验基础上考虑参数间交互作用的参数标定方法。该方法以真实再现磨料颗粒堆积角为研究目的,以磨料颗粒间静摩擦、滚动摩擦系数以及磨料颗粒与滚筒壁面间静摩擦、滚动摩擦系数为研究参数,通过合理设置各研究参数的不同水平,构建正交试验的交互作用表,可以方便地得到各个摩擦系数的具体大小,从而对各参数对堆积角的显著性进行分析排序。在LL05离心式滚磨光整加工设备所用的Φ5mm磨料颗粒上进行的模拟实验对比结果表明,标定后的摩擦系数组合能够真实再现磨料颗粒堆积角,使磨料颗粒在滚筒内的运动更加真实。

关键词：机械制造及其自动化滚磨光整加工磨料颗粒离散元参数标定

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前混合磨料水射流磨料颗粒加速机理分析

解放军理工大学学报（自然科学版） 2006年第3期7卷 275-280页

作者：陆国胜龚烈航王强王敬涛解放军理工大学工程兵工程学院江苏南京210007 总装工程兵驻北京地区军事代表室北京100071

为了提高前混合磨料水射流的切割效果,以固液两相流理论为基础,建立了磨料颗粒在前混合磨料水射流中不同阶段的运动受力模型,分析和研究了磨料颗粒的加速机理和运动规律。理论研究表明,磨料颗粒在高压管路中加速不明显,主要加速过程是... 详细信息

为了提高前混合磨料水射流的切割效果,以固液两相流理论为基础,建立了磨料颗粒在前混合磨料水射流中不同阶段的运动受力模型,分析和研究了磨料颗粒的加速机理和运动规律。理论研究表明,磨料颗粒在高压管路中加速不明显,主要加速过程是喷嘴收敛段、圆柱段和射流在大气中的核心段。数值计算结果证实了前混合磨料水射流切割同样的材料所需压力仅为后混合磨料水射流的1/10左右。

关键词：前混合磨料水射流固液两相流磨料颗粒加速机理

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前混合式磨料水射流磨料颗粒运动的理论分析

黑龙江科技学院学报 2001年第3期11卷 4-6,26页

作者：董星黑龙江科技学院机械工程系黑龙江鸡西158105

应用液固两相流理论，分析了前混合式磨料水射流磨料颗粒在高压水管路内输送过程中的轴向运动和横向运动，得出了磨料颗粒在进入高压水管处和喷嘴处均产生轴向加速运动的结论，并建立了轴向加速运动方程．求解表明，磨料颗粒在加速过程... 详细信息

应用液固两相流理论，分析了前混合式磨料水射流磨料颗粒在高压水管路内输送过程中的轴向运动和横向运动，得出了磨料颗粒在进入高压水管处和喷嘴处均产生轴向加速运动的结论，并建立了轴向加速运动方程．求解表明，磨料颗粒在加速过程中需要一定的时间和空间，其速度以负指数形式越近于高压管中水的速度，且在短时间内磨料颗粒的速度就能近似达到水的速度，磨料与水的混合液达到速度平衡状态．提出了重量、紊流运动时小漩涡垂直向上的分力、马格驽斯升力、颗粒尾迹间的作用力等是使磨料颗粒产生横向运动的力．

关键词：前混合式磨料水射流横向运动磨料颗粒高压水管轴向运动

基于CFD-DEM耦合算法的后混合磨料水射流数值模拟

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矿业研究与开发 2023年第6期43卷 163-168页

作者：唐勇吴伟樊帆王伟谭沁源长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012 长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012

为了更加准确地模拟磨料水射流在破岩时的内部混合及流动特性,基于CFD-DEM耦合的欧拉拉格朗日算法,运用计算流体力学软件Fluent与颗粒流软件EDEM进行联合仿真计算。结果表明:射流出口处的磨料颗粒平均速度小于同位置的水相速度,大部分... 详细信息

为了更加准确地模拟磨料水射流在破岩时的内部混合及流动特性,基于CFD-DEM耦合的欧拉拉格朗日算法,运用计算流体力学软件Fluent与颗粒流软件EDEM进行联合仿真计算。结果表明:射流出口处的磨料颗粒平均速度小于同位置的水相速度,大部分磨料颗粒受水射流的冲击作用后,与内壁及其他颗粒发生碰撞,导致能量损失较大,轨迹线呈现多处弯折;只有少数颗粒与水射流发生冲击碰撞后,同水射流速度方向保持一致,以接近水相的速度射出。采用欧拉多相流模型算法开展了对比试验,验证了CFD-DEM耦合算法可更准确地模拟后混合磨料水射流的混合及流动情况,可为后续研究并改进后混合磨料水射流技术提供一种更优的数值计算方法。

关键词：数值模拟 CFD-DEM耦合水射流磨料颗粒