基于VOF算法在OpenFOAM开源平台上开发了可压缩跨音速两相流求解器,开展高压水射流的三维瞬态数值模拟。将流场划分成四个区域进行单独的分析,根据速度及液相分布探讨了喷嘴内的流动状态,基于Q准则揭示了流场的漩涡结构分布,分析了各区域的漩涡形态及形成原因,并研究了射流液核的演变过程,揭示了喷嘴出口下游散落液滴的形成机理、液核的一次雾化效应及冲击挡板引发的迅猛破碎。研究表明,挡板表面冲击压力的非均匀性分布与液核的演变存在高度的相关性。数值模拟获得的精细流场结构为对相关的应用研究提供参考。

为了提高超高压缸体的承载能力并延长疲劳寿命，对制造缸体的原材料采取自增强处理，同时将LabVIEW技术应用到自增强处理过程中，开发了一个专门的超高压自增强测试系统。在LabVIEW环境下完成对自增强系统重要参数的采集、显示、存储以及相关性分析和曲线拟合等数据处理工作，取得了较好的效果。

目前混凝土建筑物拆除工作中,通常采用机械式破碎技术,该技术不仅容易对周围建筑物造成破坏,而且污染环境,超高压水射流破拆技术可有效解决该问题,且可提高工作效率。通过虚拟样机技术建立超高压水射流破拆机器人机械臂架驱动机构三维模型,采用AMESim对臂架驱动系统进行仿真分析,以获得重要工作参数。由仿真结果可知,设定参数可实现机械臂架及喷枪托盘按照预设速度到达设定位置,为机器人液压系统及结构参数优化奠定了基础。

文章以避障车轮为例研究异形薄壁件的加工方法,避障车是以重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮避障车,主动轮是避障车运动的重要组成部分,直接决定避障车能否顺利行进和稳定性、精确性,其结构属于异形薄壁件,加工和装夹较为困难。因此制定基于数控超高压水射流技术与数控加工相结合的加工工艺方案,并配合使用自行设计制作的专用夹具,解决了避障车主动轮在加工时变形、尺寸精度难以保证、装夹难的问题,提高了零件质量、加工效率以及节约了材料。

由于水射流清洗技术具有廉价高效、操作简单的特点而被业界广泛使用。为了研究水射流对土方机械粘附土壤的清洗行为,分析了基于清洁前沿的清洗速率与动量流量之间的线性关系,推导了射流垂直、射流移动和射流倾斜三种方式的清洗模型,研究了射流压力、射流移动速度和射流倾角对膨胀土清洗行为的影响。在此基础上,引入了膨胀土的固有阻尼常数,并修正了清洗速率公式。膨胀土的三种射流冲洗方式的实验结果与理论计算结果相一致,验证了模型的正确性。

为提高射流切割金属的表面质量,提出一种热力辅助磨料射流切割金属的方法。采用万用电炉加热靶物至既定温度,后用前混合磨料水射流进行切割。选取45号钢为靶体材料,并采用拟水平正交表L9(34)对射流的切割靶距、移动速度、温度、喷嘴压强等4个因素进行三水平试验,以不平度平均高度^作为实验指标。实验结果表明,影响因素主次顺序为温度、喷嘴压强、切割靶距、移动速度,得出优方案为温度31°C、喷嘴压强25MPa、切割靶距5mm、移动速度100mm/min,为进一步分析热力辅助对磨料射流切割机制的影响奠定一定的试验基础。

在自制的截割试验台进行钢粒子水射流联合破岩的试验研究,对截齿破岩冲蚀体积测量,通过截割测试系统对截齿截割力实时监测。试验结果表明：在同一条件下,钢粒子水射流联合破岩效果明显优于纯水射流辅助破岩;钢粒子水射流联合破岩的实际最优粒径为0.5～1.5mm;钢粒子水射流联合截割时截割力的平均值、最大—平均值以及最大值都比纯水射流辅助截割时要小得多,且所受截割力的波动性也很小。

分析了现有磨料射流技术存在的问题,论述了磁流体推进技术原理及其优点,提出了一种悬浮磨料磁流体射流技术;通过试验装置验证了导电流体能产生增压效果,指出了形成悬浮磨料磁流体射流新技术中涉及的关键技术,阐述了关键技术研究状况及其主要的技术难题,为磨料射流的发展提供一种新的研究方向。

非金属硬脆材料通常具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高抗氧化性以及高抗蚀性等优良性能在航天、机械及医疗等领域有着广泛的应用。由于其高硬度和高脆性等固有属性在机械加工过程中很容易有细小裂痕产生降低了综合性能和寿命。该文在研究了磨料水射流加工原理及抛光技术的基础上从磨料水射流单次抛光去除体积入手建立了磨料水射流单次抛光最大去除深度模型并通过实验进行了验证验证结果表明该模型具有很高的可靠性。

现阶段成熟的加工方法或多或少存在一些瓶颈因素制约了加工精度的进一步提升磨料水射流应用于切割加工属于一种新型的方法该文通过对切割进行理论研究及仿真分析与实验对比从而深入了解切割加工机理。