磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型及分析

章文峰^1,2，卢义玉^1,2，汤积仁^1,2

1. 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室(重庆大学)2. 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室

摘 要：喷嘴外流场磨料速度是建立磨料射流冲蚀深度模型的重要前提,以磨料射流喷嘴外流场磨料为研究对象,以固液两相流理论为基础,建立了磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型,基于位移等分法和迭代算法求解了该速度模型,利用PIV实验进行验证,实测值与理论值的平均百分比误差在5%之内。并利用该速度模型得到了磨料射流喷嘴外流场磨料运动规律:(1)磨料颗粒流在喷嘴外流场的流动具有扩散性;(2)磨料颗粒沿射流轴向运动时,大多经历了一个先加速后减速的过程,只是加速距离有所差异;(3)初始段内相同轴向距离的射流横截面上,位于等速核区域内的磨料速度相同,随后磨料速度从等速核边界朝射流边界方向逐渐减小;初始段末端及基本段内相同轴向距离的射流横截面上,磨料速度沿射流径向的分布完全呈现出钟形速度分布。

关键词：磨料射流;喷嘴外流场;位移等分法;迭代算法;速度模型;PIV技术;