- 李敬彬;李文彬;李帅霖;李根生;黄中伟;李欢;周博文;
针对传统电池分解方式存在危险系数高、耗费时间长和环境污染等问题，提出将磨料水射流切割技术应用于车载动力锂电池分解的方案。开展了磨料水射流切割磷酸铁锂电池的可行性研究试验，探究了磨料水射流切割不同电池位置的切割速率，以及电池被切割前后的电压变化情况；分析了切割电池产生的物料损失及污染物。试验结果表明，磨料水射流可在带压条件下，安全高效地切穿电池外壳、连接件、电芯、正负极片、隔膜等电池组件；针对电池不同位置，其切割速率介于4～16 mm/min之间；磷酸铁锂电池的电芯被切割时，电解液流出并与水反应，产生少量腐蚀性液体；切割后，电芯平均电压下降，但不影响电芯的梯级利用与稀有金属材料回收。研究论证了该切割技术切割锂电池的可行性，同时为潜在的电池拆解方式提供可选方案，并为推动改进动力电池回收和再资源化的循环利用体系提供理论指导。
2024年12期 v.52;No.630 2-7+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 刘家炜;胡强法;吕维平;祝叶;贾夏;
为了研究深井高围压对射流性能的影响，采用一种基于节流控制原理的高围压加载装置，开展了90 MPa围压下单喷嘴连续射流的试验，重点分析了射流轴线动压、喷嘴压降、流量系数等参数随围压的变化规律。结果表明，随着围压的增大（0～90 MPa），射流轴线动压逐步降低后趋于平缓，且喷距越大（无因次喷距2～10），射流衰减幅度越小（幅度由75%下降到50%）；以2倍喷距处为例，喷嘴流量系数呈增长趋势（0.8～0.98），喷嘴压降呈降低趋势，但降低幅度较小（均小于6.25%），理论流速越大（150～350 m/s），则射流轴线动压受围压影响程度越大，喷嘴流量系数提升幅度越小（幅度由22.5%下降到4.5%）；喷嘴内部的空化现象和环境介质对射流的阻力，是引起上述现象的主要原因，可以通过改变射流形式、提高流量系数强化射流性能。研究成果对深井、超深井水射流作业参数的设计选型具有指导意义。
2024年12期 v.52;No.630 8-15+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K] [下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 杜卫刚;孟翔;徐浩磊;葛家旺;季鹏;关利永;庞振力;杨硕;
为增强空化射流的冲击效果，采用数值模拟和试验研究相结合的方法，开展空化喷嘴射流冲击性能的研究。对锥形喷嘴、缩扩形喷嘴、亥姆霍兹喷嘴、风琴管喷嘴进行空化冲击效果对比，并深入研究冲击靶距对喷嘴空化冲击性能的影响。结果表明，喷嘴内产生的空化泡会经历初生、发展和溃灭3个阶段，空化泡在喷嘴内部实现初生，在外流场发展至极限状态，最后在冲击标附近溃灭，从而产生强大的冲击力；相比于锥形喷嘴、缩扩形喷嘴和亥姆霍兹喷嘴，风琴管喷嘴的空化冲击效果最好；在相同工作条件下，风琴管喷嘴冲穿套管的时间最短，相比于锥形喷嘴，冲击时间缩短90%，形成的冲击孔大小扩大80%；冲击靶距对喷嘴空化冲击性能存在显著影响，在一定范围内，随着冲击靶距的增大，空化射流的冲击性能呈现先提高后降低的趋势，相比冲击靶距5 mm，冲击靶距10 mm时，风琴管喷嘴冲穿套管的时间缩短41.4%。研究结果可为空化射流的应用提供理论依据。
2024年12期 v.52;No.630 16-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王霞光;赵延林;唐川林;胡东;杨凤玲;王舒;
为了研究新振荡腔式气力提升泵的压力特性，采用液相水作为输运介质进行试验，基于振荡腔剪切流动原理与机械能守恒，建立了振荡腔式气力提升泵的底部吸口压力预测模型及压力-效率模型，利用皮托管压差计，通过试验获取了不同进气量下振荡腔式气力提升泵的压力特征参数，利用MATLAB频谱分析，得到了振荡腔式气力提升泵底部吸口位置的压力脉动频谱。结果表明：所建模型能很好描述振荡腔式气力提升泵的底部吸口压力及输运效率；增加进气量，振荡腔式气力提升泵的底部吸口压力及输运效率均呈现先增大后逐渐下降的趋势，且最大压力与效率对应的进气量分别为79.9,26.9 m~3/h；改变进气量，振荡腔式气力提升泵底部吸口位置的压力脉动幅值、峰值对应的频率主要分布于50,100,150,200,250 Hz位置上。研究成果可为气力提升泵的设计提供理论依据。
2024年12期 v.52;No.630 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王泽峰;李雅诗;蒋宇涛;潘超;唐杰;
为了将废弃混凝土破碎分离再生粗骨料，提出了一种利用水射流技术破碎混凝土分离粗骨料的新方法，开展了水射流破碎混凝土分离粗骨料的数值模拟及试验研究，探究了不同射流压力下再生粗骨料的基本性质、二维形态、三维形态、粒形特征及再生混凝土抗压强度。结果表明，相较于机械方式，水射流再生粗骨料的残余粘附砂浆含量和针片状含量分别降低了53%和68%，表观密度提升了1.7%、空隙率和吸水率分别降低了3%和41%，可以达到Ⅰ类国家标准；水射流冲击对粗骨料的破碎程度在可接受范围内，再生粗骨料对比天然粗骨料，平均粒径仅下降约7%；将再生粗骨料分别以30%,40%,50%的量掺入再生骨料混凝土试件时，水射流再生粗骨料混凝土相比于传统机械再生粗骨料混凝土，其抗压强度分别提高了5.8%,22.7%,17.7%。研究可为水射流在混凝土破碎再利用方面的应用提供理论依据。
2024年12期 v.52;No.630 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1393K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ]
- 黄呈棋;王乐;姚伍平;程怀玉;张祖提;龙新平;
为了优化可降解软磨料水射流清洗工艺，基于响应面法，建立了软磨料水射流清洗再制造零部件的清洗速率、比能耗、表面粗糙度关于射流压力、靶距、磨料浓度和进给速度的回归模型，并进行了试验验证；研究了软磨料水射流清洗再制造零部件各参数之间的交互作用对清洗性能的影响，并进行了参数优化。结果表明，在保证不损坏零部件基体的前提下，分别以低比能耗和高清洗速率为目标制定了两套优化准则，以低比能耗为优化目标时，当射流压力为112 MPa、靶距为65 mm、磨料浓度为7%、进给速度为2.1 m/min时最佳，此时有最小清洗比能耗0.134 kW·h/m~2，最大清洗速率为85.216 mm~2/s；以高清洗速率为优化目标时，当射流压力为139 MPa、靶距为80 mm、磨料浓度为5%、进给速度为1.8 m/min时最佳，此时有最大清洗速率104.435 mm~2/s，最小清洗比能耗为0.153 kW·h/m~2。研究结果可为软磨料水射流清洗工艺参数的优化提供参考。
2024年12期 v.52;No.630 39-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李嘉文;杨睿月;黄中伟;陈健翔;秦小舟;
针对传统水力喷射技术中储层伤害和井筒坍塌等问题，提出将液氮旋转磨料射流喷射造穴技术作为一种新型无水完井方法，重点研究了液氮旋转磨料射流的流场结构特性及关键影响因素。结果表明，在相同条件下，相较于水射流，液氮旋转磨料射流展现出更高的速度，冲蚀速率为旋转磨料水射流的1.12倍，携带颗粒的速度比旋转磨料水射流提高11.4%；当压降从10 MPa提升至25 MPa时，液氮最大流速增加56.4%；温度从100 K升高到130 K，最大射流速度增加5.7%；质量流量从0.04 kg/s增加到0.10 kg/s时，冲蚀强度提升60.7%。研究结果可为煤层气液氮射流喷射造穴完井技术提供理论基础。
2024年12期 v.52;No.630 47-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1943K] [下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 康灿;刘海霞;陈杰;闫世峰;毛宁;
为对比4种海洋工程材料的抗空蚀性能，采用基于ASTM G134—2023的射流空蚀试验系统，以清水为循环介质，并保持其温度恒定，对A1070,NW2200,CAC402,SUS316L这4种材料进行对比试验研究。测量试样的质量损失，观测试样表面形貌，分析晶界取向，并对截面硬度进行测量与分析。通过A1070试样确定最大空蚀强度对应的空化数为0.014，相应的空蚀腔进口压力为20 MPa，最佳靶距为16.0 mm。结果表明，与靶距为16.0 mm时相比，靶距为19.0 mm时，A1070试样的累积质量损失减少约14%（空化水射流作用时间为5 min）；对于SUS316L,NW2200,CAC402试样，其分别经过约320,110,70 min时长的空化水射流作用后，进入空蚀稳定期，对应的累积质量损失率分别为0.14,0.30,0.45 mg/min；电子背散射衍射结果显示，射流空化在引起空蚀的同时，会导致被冲击表面附近出现小角度晶界，该处同时出现较大应力；试样表面附近的硬度值随空化作用时间延长而增大，材料的去除使硬化效应向试样内部传播。研究可为海工装备构件设计与制造提供参考。
2024年12期 v.52;No.630 57-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杜玉昆;岳伟民;刘光杰;王刚;聂亭亭;唐旸;兰晶晶;赵博;
针对脉冲射流在深井应用中的局限性问题，设计了一种高频自激脉冲射流发生器，建立了流场分析数学物理模型，采用瞬态流体动力学仿真软件Xflow，分析了其流场压力波动特性，并对结果进行了室内试验验证。结果表明：优选获得的射流发生器腔室结构为腔室宽度61 mm、入口宽度20 mm、模型厚度40 mm，其出口压力波动频率为296 Hz，满足了300 Hz左右的设计要求；将该套优选结构与实际钻头流道相结合，分析发现钻具可以产生高频稳定波动的脉冲射流，振荡腔轴向力振荡频率为276 Hz，钻具压降在5 MPa左右。通过优化脉冲射流发生器结构，获得了稳定高频的流场压力波动，可以进一步提升脉冲射流井底清岩和辅助破岩效果，推动脉冲射流深井提速技术的发展。
2024年12期 v.52;No.630 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1171K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 高启强;侯文江;方珍龙;
针对后混合磨料射流中固液两相混合不均匀及能量密度低的问题，采用CFD-DEM耦合数值模拟方法，对流体相速度分布、离散相运动轨迹及固液两相混合特性进行了分析。经过试验对比验证，结果表明，磨料在混合腔内的浓度分布呈现两端高、中间低的特点；当射流速度不足以克服腔内涡流影响时，磨料易发生堵塞，影响其运动性能。在理想条件下，磨料与水射流核心碰撞后不与壁面发生大角度碰撞。当入口速度为150,600 m/s时，在喷嘴内停留最短的磨料占比56%；但当入口速度为600 m/s时，磨料在聚焦管内的聚散现象明显，导致能量利用率较低。聚焦管内，磨料在射流作用下发生周向运动，在150 m/s工况时切向速度可达2.12 m/s。延长聚焦管长度能够有效降低切向速度，提升射流加工效率，其中以60 mm的聚焦管长度为最佳。所得结果可为磨料射流喷嘴的优化设计及应用提供参考。
2024年12期 v.52;No.630 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]