导读:本文包含了高压旋转水射流论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:高压水射流,截齿,破岩,LS-DYNA
高压旋转水射流论文文献综述
段新奇,江红祥,郭楚文[1]（2016）在《中心式高压水射流辅助截齿旋转破岩数值研究》一文中研究指出为了研究在高压水射流作用下水射流辅助机械截齿破岩和机械截齿单独破岩两种破岩效果的差别,利用LS-DYNA仿真软件,采用有限单元法FEM、光滑粒子流体动力学方法SPH相结合的建模方法,对旋转破岩过程进行仿真研究。研究结果表明:镐形截齿破岩过程中密实核真实存在;高压水射流压力在岩石模型强度以下时,截割力峰值相对于机械截齿单独破岩有所降低,但比能耗没有明显降低;高压水射流压力大于岩石模型强度时,截齿受力综合水平、比能耗均有明显改善。(本文来源于《煤矿开采》期刊2016年04期）
王伟[2]（2015）在《高压旋转水射流破煤及其冲孔造穴卸压增透机制与应用》一文中研究指出针对我国松软低透高瓦斯煤层煤与瓦斯突出危险性大、抽采困难的问题,提出水力冲孔造穴卸压增透及瓦斯抽采方法,通过顺层或穿层钻孔深入煤层内部,采用高压旋转水射流冲出大量煤体及瓦斯,形成直径较大的卸压洞室,为煤体膨胀变形和瓦斯解吸积聚提供充分空间,在洞室周围煤体形成裂隙网络,配合瓦斯抽采措施释放煤体中的弹性潜能和瓦斯膨胀能,进而消除其突出危险性。本文通过理论分析、实验室实验、数值模拟与现场工程试验相结合的方法,以卧龙湖矿松软煤体为研究背景,从洞室周围煤体塑性区和应力变化两方面揭示冲孔造穴卸压机制,测定该应力变化条件下松软煤体物理力学特性和渗透率演化规律,探究淹没条件、泵站压力、喷嘴参数、旋转速度等对水射流结构和冲击应力的影响,推演高压水射流冲击破碎松软煤体过程,分析射流速度、尺寸、冲击时间、偏角、平移速度等因素对破煤效果影响,研发钻进冲孔一体化装备并在新景矿开展现场工程试验。主要得出以下结论:(1)在松软煤层中冲孔造穴后,洞室周围煤体水平应力突然降低,垂直应力先增大对煤体产生挤压破坏后向两侧扩展,随造穴半径的增大,各洞室之间逐渐出现垂向应力集中和水平应力卸载相互迭加,煤体塑性破坏主要是由水平应力降低情况下轴向应力增大造成,塑性区是钻孔的13倍左右。冲孔造穴引起垂向应力降低区扩展的同时增加了应力集中程度,垂向应力降低区半径可超过3.0m,局部应力集中系数可达1.3。水平应力卸载效果显着,卸压半径可达到6m,相互迭加后卸压效果更加明显。从塑性区和卸压范围考虑,本煤层造穴比穿层造穴效果更好,穿层造穴安全性更高。(2)松软煤体具有应变软化和塑性流动特性,峰后无应力突然跌落现象,峰值强度和弹性模量随围压增大而增大,低围压阶段塑性流变和损伤扩容现象明显;孔隙气体对煤体强度具有弱化作用,吸附态瓦斯还对煤体产生非力学作用。常规叁轴加载过程中松软煤体渗透率先降低后增大,在峰值强度前达到最低值,之后随煤体损伤破坏程度的加剧逐渐增大;恒定差应力卸围压过程中,渗透率在卸荷点处达到最低值,卸围压后煤体强度降低,逐渐出现损伤破坏渗透率增长。(3)高压水射流冲击距离和冲击应力受泵站压力、环境介质、冲击距离、喷嘴结构、旋转速度等影响存在上限值。冲孔造穴时应尽量保持非淹没射流条件,射流冲击速率随泵站压力增大和喷嘴收缩角减少而逐渐增大,泵压过大所引起的射流雾化会缩短有效冲击距离,考虑喷嘴聚能效应和长度,收缩角可选24°左右。冲孔造穴需要一定旋转速度,旋转会造成射流偏转,前后连续性和激励作用减弱从而缩短有效冲击距离,最好控制在90r/min以内。(4)以松软煤体孔裂隙发育、物理力学特性以及高压水射流结构及冲击应力分布规律为基础,构建高压水射流冲击破碎煤体耦合模型,推演高压水射流冲击作用下煤体损伤破坏过程。水射流冲击作用力在煤体坑体底部呈马蹄形分布,应力集中位于接触面下方20~30mm。射流破煤需一定射流速度、尺寸和冲击时间,随速度和冲击时间增加煤体破坏程度增大,低速射流仅引起煤体表面变形;破碎坑体深度和截面积随射流尺寸增大而增大,尺寸超过一定值(约32mm)后深度变化趋势变缓,破煤体积增加由截面积扩大引起。煤体损伤破坏区域随射流偏角的增大先增大后降低,从形成最大深度洞室考虑,喷嘴应与煤体垂直,但从总体破煤效率方面,最佳偏角在45°左右。平移速度在增大射流冲击破煤面积的同时减弱了射流破煤能力。(5)研发煤矿井下履带式钻进冲孔一体化装备并实现履带式联动行走,提出冲孔造穴卸压增透瓦斯抽采及效果考察方案,在新景矿开展现场工程试验,冲孔破煤及消突效果显着,本煤层单次造穴冲出煤体0.8~2.5t,平均1.2t,造穴半径0.46~0.75m,瓦斯抽采量提高了5.6~6.9倍。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2015-05-01）
张建国,林柏泉,翟成[3]（2012）在《穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用》一文中研究指出为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。(本文来源于《采矿与安全工程学报》期刊2012年03期）
高飞,郭永旺,高标,杨希培[4]（2011）在《新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用》一文中研究指出为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。(本文来源于《中州煤炭》期刊2011年09期）
张小明,郭根喜,陶启友,黄小华,胡昱[5]（2010）在《高压水射流水下洗网机旋转射流打击力计算》一文中研究指出依据水力学公式计算出歧管式高压水射流水下洗网机旋转的射流角速度和射流打击力。分析结果表明:旋转的射流打击力随偏转角增大而递减,但随射流压力、旋转半径和喷嘴孔径增大而增大;合理选择喷嘴孔径对旋转的射流打击力的增强作用明显,而增大旋转半径对射流打击力的增强作用较弱;旋转的射流打击力比非旋转的射流打击力更有利于提高清洗网衣的效率。海上清洗试验表明,在合理的压力和流量条件下,旋转的射流打击力清洗网衣的效果良好。(本文来源于《渔业现代化》期刊2010年01期）
姜文忠[6]（2009）在《低渗透煤层高压旋转水射流割缝增透技术及应用研究》一文中研究指出煤层瓦斯是一种优质高效的洁净能源,同时又是威胁煤矿安全生产的主要灾害源之一。有效地抽采煤层中的瓦斯是减少矿井瓦斯事故的最有效方法之一,而我国多数煤层属于低渗透煤层,解决低渗透煤层瓦斯抽采已成为确保煤矿安全生产、提高煤矿生产效率的关键问题。为了提高低渗透煤层的抽采效率,本文进行了低渗透煤层高压旋转水射流割缝增透技术及其应用的研究。本文研究了旋转水射流的破岩机理,分为剪切破岩,拉伸破岩,冲蚀破岩和磨削破岩;通过理论分析建立了钻孔内淹没条件下自由旋转水射流流动模型,基于自相似运动理论,推导了钻孔中旋转水射流速度解析解。通过数值模拟进行了煤层高压水射流割缝增透机理研究,高压旋转水射流在煤层切开对称的两条缝槽后,缝槽区域煤体发生变形,应力场重新分布,缝槽周边煤体因受力屈服发生损伤破坏,裂隙增加,渗透率增大;较远区域煤体因煤层卸压,渗透率随着应力的降低而增大,煤层的透气性得到改善。旋转水射流割缝增透效果优于普通射流割缝。建立了煤层割缝抽采瓦斯运移数学模型。应用FLUENT软件进行了非淹没和淹没不同喷嘴参数条件下旋转水射流规律的数值模拟,模拟结果表明:射流扩散角和射流速度随着喷嘴出口段长度的增加而减小。根据旋转水射流的动力学参数设计了高压旋转水射流喷嘴,确定叶轮最优导向角为45o、最佳出口段长度为L=1.8D。在距离喷嘴出口70D处,旋转射流环形冲击区域的动压力可达12MPa以上,能够满足破煤要求。进行了高压旋转水射流割缝装置的研制和技术开发。高压旋转水射流割缝装置包括高压水泵、控制系统、执行系统和辅助系统四部分,形成了一套井下移动方便、高效实用的高压水力冲割系统,该设备的最高工作压力为47MPa、最高供水流量为120L/min。在鸡西矿业(集团)有限责任公司城山煤矿西二采区3B#煤层右二工作面开展了井下旋转水射流煤层割缝和瓦斯抽采工业试验。试验结果表明:(1)割缝深度随射流压力的增加非线性增大,但逐渐变缓趋于一极限值;割缝深度随割缝速度的增加而逐渐减小;同一压力和割煤速度下旋转射流的割煤效率比直射流高,是直射流割煤效率的1.37～1.47倍。(2)确定旋转水射流割缝系统参数为:钻孔直径φ94mm,深度60m,钻孔间距8m,工作泵压40MPa,采用两喷嘴喷头定向割缝,喷嘴的射流方向与钻头的轴线方向垂直,喷嘴直径2mm,喷头移动速度0.1～0.2m/min。割缝双向总深度达1.1m,割缝宽度可达120mm。(3)对旋转水射流割缝工艺流程进行了设计,并制定了一套切实可行的安全防护措施,保证了旋转水射流割缝技术的顺利实施。(4)3B#煤层割缝前钻孔的自然初始瓦斯涌出量为19.452×10-3m3/min·hm,割缝后钻孔的自然初始瓦斯涌出量可达54.635×10-3m3/min·hm,百米煤层钻孔(Φ94mm)的极限瓦斯涌出量可达到186.03m3,而割缝后达到565.62m3,割缝后的自然瓦斯涌出量达到割缝前的3.04倍。(5)百米割缝钻孔和常规钻孔每天抽出纯瓦斯量分别为148.028m3/d.hm和66.037m3/d.hm,百米割缝钻孔瓦斯抽出速度是非割缝钻孔提高2.24倍。在2个月的抽采时间内,割缝钻孔的瓦斯抽采率可达24.42%,常规钻孔的瓦斯抽采率仅为10.48%,割缝钻孔的瓦斯抽采率为对比的常规钻孔瓦斯抽采率的2.33倍。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2009-12-06）
姜文忠,李保东,王耀锋,杨永印[7]（2009）在《非淹没高压旋转水射流喷嘴割缝参数试验研究》一文中研究指出利用高压水力系统在实验室对不同设计参数的高压水射流喷嘴进行了切割不同硬度试样的试验,找出了喷嘴参数与割缝宽度和深度的关系,优化了割缝喷嘴的设计和加工参数,为高压旋转水射流割缝喷嘴的设计和加工以及割缝技术在煤矿瓦斯抽采领域的应用提供了实验依据。(本文来源于《煤矿安全》期刊2009年10期）
张宏伟,李晶,张学锋,马传忠,李延华[8]（2009）在《高压旋转水射流解堵装置》一文中研究指出为有效疏通油层,延长油井防砂有效期,降低采油成本,研制了一种高压旋转水射流解堵工具。将工具下入防砂管内进行冲砂作业,既能冲出井筒内的细砂,又能排出充填砂中的堵塞细砂,从而达到疏通油层恢复产能的目的。通过室内试验及现场试验表明,该装置可有效解除绕丝管及割缝管防砂井的油层堵塞问题,对延长油井寿命,提高油井产能具有重要作用。(本文来源于《油气田地面工程》期刊2009年08期）
李雷霞,滕绍民,宁恩成,朱孔欣,姜远维[9]（2009）在《高压水射流旋转喷头的参数分析及其应用》一文中研究指出论述了高压水射流清洗技术中与喷嘴相关的性能参数、并根据相关公式确定各个参数的内在联系。同时研究了旋转喷头打击作用力,使射流参数合理匹配,指导选择合适的喷嘴。(本文来源于《清洗世界》期刊2009年05期）
祁万军,徐依吉,李静,牛涛[10]（2008）在《高压水射流离心限速自旋转喷头的设计》一文中研究指出目前在高压水射流清洗油管工艺中所用的喷头大部分是固定式,由电机驱动喷杆再带动喷头旋转,清洗效率低、能耗高。研制出一种新型离心限速旋转喷头,是由喷嘴产生的水力扭矩使喷头自动旋转,内部设计有离心限速机构,在水压力稳定时使喷头转速稳定在理想范围内。与传统的水射流清洗系统相比,该喷头具有清洗效率高、节约能耗的优点。(本文来源于《石油矿场机械》期刊2008年11期）
高压旋转水射流论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针对我国松软低透高瓦斯煤层煤与瓦斯突出危险性大、抽采困难的问题,提出水力冲孔造穴卸压增透及瓦斯抽采方法,通过顺层或穿层钻孔深入煤层内部,采用高压旋转水射流冲出大量煤体及瓦斯,形成直径较大的卸压洞室,为煤体膨胀变形和瓦斯解吸积聚提供充分空间,在洞室周围煤体形成裂隙网络,配合瓦斯抽采措施释放煤体中的弹性潜能和瓦斯膨胀能,进而消除其突出危险性。本文通过理论分析、实验室实验、数值模拟与现场工程试验相结合的方法,以卧龙湖矿松软煤体为研究背景,从洞室周围煤体塑性区和应力变化两方面揭示冲孔造穴卸压机制,测定该应力变化条件下松软煤体物理力学特性和渗透率演化规律,探究淹没条件、泵站压力、喷嘴参数、旋转速度等对水射流结构和冲击应力的影响,推演高压水射流冲击破碎松软煤体过程,分析射流速度、尺寸、冲击时间、偏角、平移速度等因素对破煤效果影响,研发钻进冲孔一体化装备并在新景矿开展现场工程试验。主要得出以下结论:(1)在松软煤层中冲孔造穴后,洞室周围煤体水平应力突然降低,垂直应力先增大对煤体产生挤压破坏后向两侧扩展,随造穴半径的增大,各洞室之间逐渐出现垂向应力集中和水平应力卸载相互迭加,煤体塑性破坏主要是由水平应力降低情况下轴向应力增大造成,塑性区是钻孔的13倍左右。冲孔造穴引起垂向应力降低区扩展的同时增加了应力集中程度,垂向应力降低区半径可超过3.0m,局部应力集中系数可达1.3。水平应力卸载效果显着,卸压半径可达到6m,相互迭加后卸压效果更加明显。从塑性区和卸压范围考虑,本煤层造穴比穿层造穴效果更好,穿层造穴安全性更高。(2)松软煤体具有应变软化和塑性流动特性,峰后无应力突然跌落现象,峰值强度和弹性模量随围压增大而增大,低围压阶段塑性流变和损伤扩容现象明显;孔隙气体对煤体强度具有弱化作用,吸附态瓦斯还对煤体产生非力学作用。常规叁轴加载过程中松软煤体渗透率先降低后增大,在峰值强度前达到最低值,之后随煤体损伤破坏程度的加剧逐渐增大;恒定差应力卸围压过程中,渗透率在卸荷点处达到最低值,卸围压后煤体强度降低,逐渐出现损伤破坏渗透率增长。(3)高压水射流冲击距离和冲击应力受泵站压力、环境介质、冲击距离、喷嘴结构、旋转速度等影响存在上限值。冲孔造穴时应尽量保持非淹没射流条件,射流冲击速率随泵站压力增大和喷嘴收缩角减少而逐渐增大,泵压过大所引起的射流雾化会缩短有效冲击距离,考虑喷嘴聚能效应和长度,收缩角可选24°左右。冲孔造穴需要一定旋转速度,旋转会造成射流偏转,前后连续性和激励作用减弱从而缩短有效冲击距离,最好控制在90r/min以内。(4)以松软煤体孔裂隙发育、物理力学特性以及高压水射流结构及冲击应力分布规律为基础,构建高压水射流冲击破碎煤体耦合模型,推演高压水射流冲击作用下煤体损伤破坏过程。水射流冲击作用力在煤体坑体底部呈马蹄形分布,应力集中位于接触面下方20~30mm。射流破煤需一定射流速度、尺寸和冲击时间,随速度和冲击时间增加煤体破坏程度增大,低速射流仅引起煤体表面变形;破碎坑体深度和截面积随射流尺寸增大而增大,尺寸超过一定值(约32mm)后深度变化趋势变缓,破煤体积增加由截面积扩大引起。煤体损伤破坏区域随射流偏角的增大先增大后降低,从形成最大深度洞室考虑,喷嘴应与煤体垂直,但从总体破煤效率方面,最佳偏角在45°左右。平移速度在增大射流冲击破煤面积的同时减弱了射流破煤能力。(5)研发煤矿井下履带式钻进冲孔一体化装备并实现履带式联动行走,提出冲孔造穴卸压增透瓦斯抽采及效果考察方案,在新景矿开展现场工程试验,冲孔破煤及消突效果显着,本煤层单次造穴冲出煤体0.8~2.5t,平均1.2t,造穴半径0.46~0.75m,瓦斯抽采量提高了5.6~6.9倍。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
高压旋转水射流论文参考文献
[1].段新奇,江红祥,郭楚文.中心式高压水射流辅助截齿旋转破岩数值研究[J].煤矿开采.2016
[2].王伟.高压旋转水射流破煤及其冲孔造穴卸压增透机制与应用[D].中国矿业大学.2015
[3].张建国,林柏泉,翟成.穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用[J].采矿与安全工程学报.2012
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[7].姜文忠,李保东,王耀锋,杨永印.非淹没高压旋转水射流喷嘴割缝参数试验研究[J].煤矿安全.2009
[8].张宏伟,李晶,张学锋,马传忠,李延华.高压旋转水射流解堵装置[J].油气田地面工程.2009
[9].李雷霞,滕绍民,宁恩成,朱孔欣,姜远维.高压水射流旋转喷头的参数分析及其应用[J].清洗世界.2009
[10].祁万军,徐依吉,李静,牛涛.高压水射流离心限速自旋转喷头的设计[J].石油矿场机械.2008