隨著高壓水射流應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，如何在標(biāo)準(zhǔn)化的水射流構(gòu)件基礎(chǔ)上合理選擇清洗參數(shù)以適應(yīng)不同的清洗對(duì)象決定了清洗的質(zhì)量與效率，因此清洗參數(shù)的合理選擇是至關(guān)重要的共性問(wèn)題。以下主要介紹高壓水射流的分布特性。

 

高壓水射流在清洗應(yīng)用中一般都會(huì)使用非淹沒(méi)連續(xù)水射流。

 

 

從上圖可知非淹沒(méi)連續(xù)水射流在噴嘴出口處有一個(gè)錐形等速流核心區(qū)，其中射流軸向動(dòng)壓力及密度基本保持不變，為水射流的初始段，射流繼續(xù)發(fā)展的部分稱(chēng)為基本段，最后是消散段，非淹沒(méi)射流與環(huán)境介質(zhì)完全混合后變成水滴與空氣的混合物或霧化。射流各段在工程應(yīng)用中具有不同的功能。例如清洗、除銹、表面加工等應(yīng)用的是其基本段的主要特性。

 

對(duì)于高壓水射流的清洗應(yīng)用，壓力和流量的選擇和匹配是極其重要的。但是在射流的不同靶距和擴(kuò)散半徑上，壓力和流量是不同的，所以單純考慮噴嘴噴出口壓力和流量是不正確的。掌握和利用射流壓力和流量的分布特性是清洗參數(shù)選擇與匹配的重要環(huán)節(jié)。

 

動(dòng)壓是表征其清洗能力的重要參數(shù)，在非淹沒(méi)連續(xù)水射流基本段中，動(dòng)壓的分布特性如下：

 

1、沿軸線方向，軸心動(dòng)壓有規(guī)律的衰減。

 

  公式(1)

 

公式(1)中， —射流斷面軸心上的動(dòng)壓，MPa；
            —射流在噴嘴出口處的動(dòng)壓，MPa；
            —初始段長(zhǎng)度處射流長(zhǎng)度，mm；
           X —到噴嘴出口的軸向距離，mm。

 

2、在垂直于軸心的截面上，軸向動(dòng)壓呈高斯曲線關(guān)系。

 

  公式(2)

 

η = y / R  公式(3)

 

R = C X  公式(4)

 

公式(2)(3)(4)中，P —射流斷面上任意一點(diǎn)的動(dòng)壓，MPa；
                  —射流斷面軸心上的動(dòng)壓，MPa；
                 η —射流無(wú)量綱徑向距離；
                  y —至射流軸線的徑向距離；
                  R —射流斷面半徑，mm；
                  C —射流擴(kuò)散系數(shù)，由噴嘴的結(jié)構(gòu)、表面性能等決定。

 

 

根據(jù)以上軸向、徑向動(dòng)壓分布特性公式，可以準(zhǔn)確的掌握高壓水射流變化規(guī)律，但是會(huì)受?chē)娮旖Y(jié)構(gòu)性能差異的影響，即使在同樣的出口壓力和流量條件下，動(dòng)壓在量的分布上也有較大的差異。由此可見(jiàn)，噴嘴的選用是重中之重。

 

 

此外，射流斷面形狀與流量分布也是影響清洗效果的重要因素。流量分布表示在噴射寬幅方向其噴射水量分配狀態(tài)。不同的噴嘴出口形狀，可以形成不同的射流斷面形狀，如扁平行、圓形、環(huán)形、方形等，以及不同的流量分布形式，如山形分布、均等分布形式等。

 

 

掌握和利用高壓水射流的斷面形狀，動(dòng)壓和流量分布特性意義在于：當(dāng)平移清洗作業(yè)時(shí)，射流斷面決定清洗作用時(shí)間的長(zhǎng)短，動(dòng)壓和流量則決定著沖擊能量的大小。