水射流冲击固体表面的能量因素与冲蚀机理-论文.pdf

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1、-’．35■JoURNALoFJIANGSUUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)doi：10．3969／j．issn．1671—7775．2014．02．006水射流冲击固体表面的能量因素与冲蚀机理康灿，刘海霞，周亮，杨敏官(1．江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江212013；2．江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013)摘要：利用PDPA测量技术和高速数码摄像技术对压力为280MPa的纯水湍流射流进行定量测量与流束轮廓波动分析，进而在纯水射流中加入石英砂粒，形成磨料射流，以切割Al合金试样．对磨料射流作用过的试样表面形貌进行扫描电镜观察和三维光

2、学轮廓扫描，从而获得试样表面的小尺度形貌特征．结果表明：高速纯水射流的连续集束段是产生射流冲击能量的关键，射流断面中心区存在着明显的湍流均方根速度低谷；采用统计图像灰度值的方法能够对射流流束轮廓的波动行为进行描述，灰度值也可以作为表征射流段集束程度的依据；高速砂粒与水射流的联合作用致使试样表面产生磨削痕、截断痕和撞击痕等明显特征，这些特征与靶距有着直接的关系．关键词：水射流；PDPA；流束轮廓波动；尺度；打击；表面形貌中图分类号：0358；TP69文献标志码：A文章编号：1671—7775(2014)02—0154—06引文格式：康灿，刘海霞，周亮，等．水射流冲击固体表面的能量因素与冲

3、蚀机理[J]．江苏大学学报：自然科学版，2014，35(2)：154—159．EnergyefectanderosionmechanismassociatedwithimpactonsolidsurfacebywaterjetKangCan，LiuHaixia，ZhouLiang，YangMinguan(1SchoolofEnergyandPowerEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，JiangsuUniversity，Z

4、henjiang，Jiangsu212013，China)Abstract：UsingPDPAmeasurementtechniqueandhigh—speedphotography，thecross—sectionaldistribu—tionsofjetvelocityweredetermined，andthefluctuationsofjetstreamprofilewereanalyzed．Theturbu—lentwaterjetunderconsiderationwasproducedatjetpressureof280MPa．Thequartzsandparticlesw

5、ereaddedintowaterjettogenerateabrasivewaterjettoimpactA1alloyplates．TheresultantsurfaceswereexaminedbySEManda3Dopticalprofilingsystemtoobtainsmall—scaleprofiles．Theresultsindicatethatthecontinuousandconcentratedsegmentofjetstreamissignificantlyresponsiblefortheimpactcapa—bilityofjetstream．Theseg

6、mentisfeaturedbyacentervalleyofturbulentRMSvelocitydistribution．Thefluctuationsofjetstreamprofileinlongitudinaldirectionarestatisticallyrepresentedbygrayscalevaluesfromhigh—speedimages．Theconcentrationlevelofjetstreamcanbedescribedbygrayscalevalues．Duetothecooperativeactionbetweenhighspeedsandpa

7、rticlesandwaterjet，cuttingtraces，truncationtracesandimpacttracesareevidentlypresented．Thetracesaredefinitelyassociatedwiththelongitudinaldis—tancebetweennozzleexitandsolidSUrface．Keywords：waterjet；PDPA；fluctuationofjetstream