应对大尺度曲面复合材料的成型切割工程,本文基于高精度、高速度的切割要求,在美国波音公司水切割应用基础上提出了以提高工作压力来确定高端的水射流工况,在反复的试验基础上建立数学模型,以超高压水切割加工中心成套装备的可靠性运行为目标进行水切割机构的闭环设计。通过应用实例,本项目得出超高压水射流可靠运行与其对复合材料的高精度、高速度切割作业的对立统一经验。本项目理论研究、结构设计、试验应用很好地适应机翼复合材料加工的高技术要求。由此可见,在可靠运行前提下提高工作压力对高精度、高速度加工复合材料是极为重要的。

高压减温泵为减温器喷嘴提供高温高压水,属减温减压装置中的关键设备。鉴于现有多级离心泵不能满足使用要求,提出了一种新型三柱塞高压减温泵,并针对高温介质和进口高压力的特殊运行工况,采用了液力平衡与冷却的优化设计。新研发的三柱塞高压减温泵,通过安装在减温减压装置中工业性试验考核,效果良好。

煤矿主排水泵站为标准设计配置,即多台套大型多级离心泵机组与之相适应的管系、电器装置等。这种＂标配＂是矿山耗能大户,占总耗能约40%左右,系统节能势在必行。然而,＂系统＂是＂标配＂的,无法改变,笔者在与研发高效泵机组同步,对＂系统＂附加动态能效监测和节能调控装置,经安徽省质监局的现场检测表明,单泵机组系统节能提高15%,吨水百米电耗下降至0.39k W·h。试验结果表明：高效泵机组增效空间有限,但将其用于现有系统,并对其实现动态能效监测和流量调控,就能得到大幅度的节能效果。在此基础上对系统实现对比和优化运行（即考虑多泵运行、多工况运行等）软件模拟运行预测,指导泵站运行,泵站系统节能就有更大空间。

针对高压柱塞泵的汽蚀现象,阐述了产生汽蚀的原因与危害。通过汽蚀判据的分析,给出了产生汽蚀的判断依据,该判据可作为高压柱塞泵的设计条件。并提出了高压柱塞泵的液力端结构与进水系统的优化设计措施,设计经工程验证可以有效消除汽蚀。

立式往复泵的结构强度与振动问题是工程领域的难题。本文以新型的立式三缸双作用往复泵动力箱为研究对象,基于有限元力学分析方法建立了数学模型,首先分析其在实际工况下的受力情况,对其强度与振动模态进行了数值计算与分析;再对其结构进行改进、计算与分析;最后通过试验测试证明了分析方法和结构改进的有效性。

挖掘水射流技术应用领域和开发高端水射流装备一直是国内外水射流技术发展的目标。在分析水射流应用及装备研制共性技术基础上，对我国的磨料水射流钢管冷态除鳞（锈）、水射流路桥建筑破拆及航空复合材料水切割等3种不同压力等级的水射流应用新技术，分析了各自领域内传统工艺的不足和水射流新技术的机理，介绍了水射流装备的研制及工程应用的情况，为进一步推广新工艺提供借鉴参考。

深海沉船(装载油料和危险化学品液体)的应急处置方法首先是排出船载液体,即创造一个打捞前的安全条件。针对这一工程,提出了第一步采用水切割成套装备在水下船体外层切割一个1-2m^2的矩形或圆形大孔,继而在内层舱壁面上安装机械打孔、封堵、抽液专用装备。对于6000m深海进行水力破拆工程,提出了将全套装备沉入海底、由深海ROV提供动力及协同工作的作业方式,剖析了深海水力破拆成套装备的整体构想和作业目标,研究了前混合磨料水切割型式与工况参数,归纳了海底泵、混沙容器与切割头关键技术,设计了系列试验及其关键点。以上对策是研制深海切割工程装备的全过程实施方案。

由于水射流切割加工具有对材料无选择性的特点,使其在复合材料、超硬非金属材料等特种材料加工领域,具有无比的优越性。在超高压水切割技术的基础上,探讨了超高压水射流车削、铣削及抛光的加工机理,介绍了多功能超高压水射流加工装备的设计参数,分析了多功能超高压水射流加工装备的关键结构,通过装备的研制和多种材料的水射流加工试验表明,零部件的超高压水射流车削、铣削、抛光等水射流加工技术可行。

碳纤维复材是典型的难加工材料,碳纤维复材飞机蒙皮构件的高质高效切削铣边技术是国内外航空先进制造技术研究热点。探讨了碳纤维复材的超高压水切割机理,分析了大尺寸碳纤维复材飞机蒙皮构件精密水切割装备的设计难点,阐述了500 MPa压力级水射流机组、五轴联动水切割机床、浮动点阵柔性托架、水刀头机构、数控系统等部件的关键技术,经过方向舵蒙皮精密水切割试验表明符合相关加工要求。

超高压水切割技术应用于碳纤维等纤维增强复合材料切割加工,射流压力和工作流量的工况参数是高质高效切割复合材料的重要前提条件。探讨了纤维增强复合材料水切割机理和射流工况参数,介绍了500MPa压力级的纤维复合材料水切割射流发生装置参数计算,阐述了射流发生装置主要结构,运用有限元分析方法校核射流发生装置主要部件,通过计算、分析和试验表明射流发生装置满足切割射流工况要求。