一、高围压水射流切割实验装置的设计（论文文献综述）
郝从猛[1]（2021）在《下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究》文中指出顶板巷瓦斯抽采作为突出煤层瓦斯治理的重要方法,不仅可以通过施工下向钻孔进行条带瓦斯治理,而且还是工作面回采期间采空区瓦斯治理的有效措施,具有“一巷两用”的作用。然而,由于缺少便捷高效的卸压措施,顶板巷中主要通过施工下向密集钻孔进行瓦斯治理。为解决顶板巷中难以开展高效卸压增透措施的难题,本文以平顶山矿区为研究对象,基于对现场数据和实验室试验的分析,结合理论研究得到了高应力低渗煤体瓦斯高效抽采途径和卸荷行为对煤体损伤破坏及增透影响的力学机制;根据下向钻孔破煤造穴技术困境,论证了新型机械造穴技术在淹没环境下的破煤优势、破煤过程及受力特征,并基于理论分析获得了下向钻孔输煤排渣特征;根据机械造穴相似模拟实验和数值模拟分析,获得了下向钻孔机械造穴刀具的破煤效果、造穴煤体的卸荷损伤及增透特征;最后,根据现场试验建立了下向钻孔机械造穴技术体系,并通过系统的效果考察获得了下向钻孔机械造穴煤体强化瓦斯抽采效果。本文的主要结论如下:（1）平顶山矿区东西部矿井的瓦斯地质情况差别较大,东部矿井最大主应力为49 MPa,最大瓦斯压力为3.5 MPa,最大瓦斯含量为27 m3/t,比西部矿井地应力约高27 MPa,瓦斯压力约高0.8～2.0 MPa,瓦斯含量约高5～10 m3/t,而同一区域内相同埋深条件下,己组煤的瓦斯压力和瓦斯含量比戊组煤分别约高0.7 MPa和6 m3/t,突出危险性呈现东部高于西部、己组煤高于戊组煤的特点;结合典型突出矿井的工作面瓦斯治理模式发现,在瓦斯压力和瓦斯含量相对较低的戊组煤和西部矿井的己组煤中多采用顶板巷治理瓦斯,而东部矿井己组煤中多采用底板巷治理瓦斯,表明顶板巷在以卸应力为主兼顾抽采瓦斯的煤层中具有一定的优势。同一煤层不同埋深煤样的多元物性参数测定结果表明,两组煤样的煤质特征及孔裂隙结构差异不明显,因此,应力环境不同是导致其瓦斯抽采效率差异的主要原因,在此基础上建立了考虑应力响应的渗透率演化模型,并结合实测渗透率随埋深变化情况论证了卸荷是实现高应力低渗煤层高效瓦斯抽采的根本途径。（2）初始围压分别为5 MPa、10 MPa和15 MPa时,卸围压（25 N/s）加轴压路径下煤样的峰值应力分别是定围压加轴压时的41.4%、29.0%和34.3%,对应的煤样破坏后的渗透率突增倍数从119.1倍、75.2倍和86.8倍提高到了308.4倍、272.6倍和183倍,表明卸围压条件下煤体更容易破坏并产生更加显着的增透效果;而以50 N/s卸围压加轴压条件的煤样峰值应力分别是以25 N/s卸围压加轴压时的77.7%、77.6%和62.2%,煤样破坏后的渗透率增加倍数从308.4倍、272.6倍和183倍提高到了340.6倍、314.9倍和342.9倍,说明损伤对提高渗透率具有直接显着的效果,而且增透效果随着卸荷速率的增大而增大。另外,静水压30 MPa降到2 MPa过程中煤体渗透率提高了51倍,说明只卸荷也能够有效提高煤体渗透率,但效果明显低于卸荷后损伤的煤体。（3）对传统水力造穴技术和新型机械造穴技术在下向钻孔环境下的破煤深度和破煤体积的分析结果表明:在淹没环境下水射流传播速度显着降低,随着水射流速度的增加虽然破煤深度有所增加,但效果并不显着,而机械造穴的破煤过程不受淹没环境影响。在相同时间下,机械造穴刀具的破煤深度比不同速度的水力破煤（170 m/s、190 m/s和210 m/s）提高了5.8倍、4.9倍和4.2倍;在相同的推进距离条件下,机械造穴刀具的破煤体积比不同速度的水力破煤（170 m/s、190 m/s和210 m/s）提高了9.7倍、7.8倍和6.3倍,两种造穴技术的破煤效率差异充分证明了机械破煤造穴技术明显优于水射流破煤。（4）机械造穴相似模拟实验表明,机械造穴刀具张开过程分为两个阶段,第一个阶段和第二阶段分别以6.1°和46.3°的扩张角扩大,并在第二阶段快速张开将孔径扩大到500 mm,同时,根据钻机扭矩调整实验认为造穴过程中的推进速度以不超过钻进速度的20%为宜。结合相似实验结果开展了造穴煤体损伤增透数值模拟分析,结果表明:造穴后煤体径向应力卸压范围从1.3 m增加到6.2 m,提高了4.8倍;最大塑性破坏范围从0.3 m增加到3.75 m,提高了12.5倍;钻孔周围煤体渗透率提高10倍的范围从0.95 m增大到6 m,提高了6.3倍;抽采30～180 d的有效半径提高了1.94～2.14倍。（5）根据现场试验确定了下向钻孔机械造穴过程的施工参数（推进压力8MPa、旋转速度90 r/min、推进速度0.2 m/s）和排渣参数（泵站流量550～600 L/min）;在此基础上开展了系统的现场应用和效果考察,结果表明,机械造穴段钻孔出煤量约为262 kg/m,大于理论出煤量255 kg/m,说明机械造穴较好的达到了设计直径500 mm;煤层渗透率从造穴前的0.0018 m D提高到造穴后的0.0431 m D,增加了23.9倍;初始钻孔百米瓦斯纯量从造穴前的0.36 m3/（min·hm）提高到造穴后的2.1 m3/（min·hm）,提高了5.8倍;在造穴钻孔比普通钻孔数量减少70%的前提下,瓦斯抽采达标预抽期从90 d降低到70 d;造穴钻孔预抽瓦斯结束后,巷道掘进速度从4.2 m/d提高到4.6 m/d,最大钻屑量从4.5 kg/m降低到3.9 kg/m,掘进期间各项指标均明显低于临界值。该论文有图126幅,表27个,参考文献184篇。
李洪盛[2]（2020）在《自激振荡脉冲射流破岩性能研究》文中提出针对硬岩巷道掘进工作面岩石破碎效率低以及机械刀具磨损严重等问题,综合运用岩石破碎理论、弹性波动力学理论以及流固耦合理论,并结合数值模拟以及试验研究,开展自激振荡脉冲射流破岩性能研究,旨在揭示岩石在自激振荡脉冲射流作用下的破坏机理,探寻自激振荡喷嘴结构参数以及运行参数对截割载荷和机械刀具温度的影响规律,为提高硬岩巷道掘进装备破岩效率提供科学依据。以流体力学为基础,建立自激振荡脉冲射流的频域相似网络模型,研究自激振荡脉冲射流振荡机理、幅频特性及其产生条件,定性分析系统自激振荡装置结构参数及流体参数对射流振荡特性的影响规律;其次,基于冲击波理论建立水射流冲击破岩波动方程,分析脉冲水射流破岩裂纹扩展机理;进而,采用断裂力学建立脉冲水射流辅助机械刀具破岩数学模型,分析机械刀具在有无水射流辅助情况下的载荷分布特性,并建立水射流辅助机械刀具破岩时刀具温升理论公式,探究自激振荡脉冲射流对于机械刀具的冷却效果。为探究自激振荡脉冲射流产生微观机理与结构参数对脉冲射流振荡性能影响规律,建立不同结构尺寸的自激振荡喷嘴物理流场数值模型,并在相同工况下进行自激振荡脉冲射流喷嘴出口处的流量测试试验,验证数值模拟对自激振荡性能预测的可靠性;结合数值模拟探究自激振荡脉冲射流涡环演化过程及其对脉冲射流速度的影响,进一步揭示自激振荡脉冲射流形成过程及微观机理;最后,分析自激振荡喷嘴结构参数及系统压力对脉冲射流振荡性能的影响,为自激振荡脉冲射流喷嘴的设计提供依据。为揭示自激振荡脉冲射流破岩裂纹扩展微观机理,采用SPH-FEM耦合算法建立连续水射流及脉冲水射流冲击破岩数值模型,并利用相同工况下的射流破岩试验验证数值模型的有效性及准确性;从微观角度分析脉冲水射流冲击破岩过程,包括粉碎区的产生、裂纹的萌生及扩展,揭示脉冲水射流冲击下的岩石裂纹扩展机理、损伤演化过程以及应力传播与衰减规律;研究不同脉冲振幅、脉冲频率和围压下岩石的破碎机理及性能,为自激振荡脉冲水射流辅助机械刀具破岩性能研究提供指导。为获得自激振荡脉冲射流的结构参数、系统压力、冲击靶距和岩样特性与岩石破碎形貌、破碎体积、比能耗的变化规律,基于高压水射流试验系统开展自激振荡脉冲射流破岩性能试验研究,探究岩石破碎过程中射流流态演化过程,掌握岩石起始破碎压力以及起裂压力与岩石抗压强度的关系,指出岩石破裂形貌与冲击靶距之间的变化趋势,并通过正交试验获得岩石破碎性能最佳参数组合,为自激振荡脉冲射流辅助机械刀具破岩性能研究提供技术指导。为分析自激振荡脉冲射流辅助机械刀具破岩性能研究过程中截割载荷与刀具温度的变化趋势,利用高压水射流破岩系统以及单齿截割破岩试验系统研究射流系统压力、振荡腔腔长、截面锥角以及横移速度对机械刀具降载减磨特性的影响规律,试验结果表明自激振荡脉冲水射流具有减少机械刀具截割载荷的作用,也具备降低温度进而减少机械刀具磨损的能力。该论文有图125幅,表10个,参考文献178篇。
马文涛[3]（2020）在《顶板高压水射流成缝影响规律研究》文中研究指明煤层上方坚硬难垮顶板的赋存,是造成煤矿冲击地压事故频繁发生的主要因素。高瓦斯煤层预裂增透技术初步探索表明,利用水射流煤层切缝,预制缝半径更大,更能促进压裂半径扩展,但是高压水射流在坚硬顶板预制缝方面鲜有报道。本文以提高高压水射流破岩效果为研究目的,综合采用理论分析、数值模拟、实验室实验及现场应用等方法研究顶板高压水射流成缝影响规律,确定了高压水射流的六大关键影响因素,分析了高压水射流破岩过程及破岩特征,并研究了喷嘴结构、射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度、切割靶距以及重复切割次数对高压水射流成缝影响规律,最后进行了现场应用,形成了如下主要成果:（1）理论确定了顶板高压水射流成缝关键影响因素为喷嘴结构、射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度、切割靶距以及重复切割次数。（2）数值模拟研究了高压水射流破岩过程及破岩特征,并对三种不同喷嘴结构下的射流速度场以及压力场进行了数值模拟,得到了性能较好的喷嘴结构,认为锥直型喷嘴优于锥型喷嘴,锥型喷嘴优于平直型喷嘴。（3）高压水射流成缝规律单因素切缝特征试验表明,岩石缝槽的特征指数深度、宽度、冲蚀体积与射流压力、喷嘴直径、重复切割次数呈正相关关系;与喷嘴横移速度呈负相关关系。岩石缝槽的特征指数随着靶距的增加呈现先增加后减小的趋势,切割效率最优靶距在5d处。（4）高压水射流成缝规律五因素四水平正交实验结果表明,影响缝槽深度的五个关键因素主次关系分别为喷嘴移动速度、重复切割次数、射流压力、喷嘴直径以及靶距;影响缝槽宽度的五个关键因素主次关系分别为喷嘴直径、重复切割次数、喷嘴移动速度、射流压力以及靶距;影响缝槽单位冲蚀体积的五个关键因素主次关系分别为喷嘴移动速度、重复切割次数、射流压力、喷嘴直径以及靶距。（5）基于研究成果,结合水力压裂,对顶板高压水射流割缝进行了现场应用,在不退钻杆的前提下能够进行人工切槽,对于单轴抗压强度60MPa顶板岩层,能够形成4-5mm宽度的人工缝槽,并降低了压裂时裂缝起裂压力,扩展了压裂半径。通过现场测试,顶板岩层水射流预制缝的聚能引导下,单次压裂半径最大可达15m。并采用单孔后退式多次压裂,提高施工效率,经现场实测,应用效果良好。
陈安明,陶京峰,史怀忠,郭肇权,傅新康[4]（2019）在《高围压水射流破岩及冲击力测试装置优化设计》文中研究表明为获取更多的工业油气流,减少油气对外依存度,国内油气资源探勘开发逐渐向深层推进。深井超深井建井过程中高围压下的低机械钻速增加了钻探成本,制约了深井超深井的发展。为此,对高围压水射流破岩及冲击力测试装置进行了优化设计。该装置能在0～60 MPa围压下,对0～350 mm喷距内的1～3只喷嘴产生的水射流冲击力和破岩效果进行测试。试验结果表明:在60 MPa围压下,水射流中心冲击力随喷距的增加而减小,水射流在同一水平面上的冲击力随距离增加而迅速衰减;随着围压由40 MPa增大至50 MPa,空化射流形成的破岩冲蚀坑直径逐渐降低,但降低幅度逐渐减小。该装置为研究深井超深井钻井提速提供了装备支撑。
金兵[5]（2019）在《受载条件下高压水射流冲击破岩实验及煤层增透应用研究》文中研究说明我国拥有丰富的煤炭资源,但与煤矿开采相伴的瓦斯灾害也十分严重。瓦斯治理最根本的措施是瓦斯抽采,我国多数煤层渗透率普遍较低,瓦斯抽采极为困难。实践表明,钻孔内高压水射流切槽增透技术是提高瓦斯抽采效果的有效措施,但在实际应用中,由于我国地质条件复杂,地应力环境及煤体结构差异大,不同水射流工艺参数增透效果也不同。目前,水射流破岩实验的相关研究主要集中于无围压条件下不同射流形式的射流参数与破坏特性研究,为了更好的反映受载条件井下钻孔水射流冲击破岩特性和提高增透效果,本文以山西平舒煤矿水射流切槽增透项目为工程应用背景,采用理论分析、实验室实验和现场试验等方法,研究不同围压加载条件下的水射流冲击破岩特性并优化水射流切槽增透技术参数,并在现场应用试验,取得的主要研究成果如下:（1）影响水射流破煤性能的关键参数有:射流压力、冲击靶距和喷嘴直径;水射流破煤过程可以分为表面冲击、冲击扩挖和冲击缓滞3阶段,表面冲击阶段试件形成初始冲击坑与内部裂隙;在冲击扩挖阶段,试件主要受水射流冲击动载的影响快速扩挖;随着冲击坑深度加深,水射流冲击效果大幅减弱,水射流的冲击力转化为滞止压力,此阶段试件破坏主要受到滞止压力下的裂纹扩展作用影响。（2）围压加载条件下,试件的冲击破断时间会随着射流压力的增大显着减小,而随着侧压系数的增大,同一射流压力下的破断时间有减小的趋势;不同围压条件下,水压为20MPa时产生的冲击坑深度及煤体破碎的影响效果均较好;自由冲击条件下,试件的应变具有迅速响应、初期快速累积、单次反向突变的变化特征,单轴加载条件下试件的应变特征具有初期响应迟滞、多次同向阶跃突变、阶梯式变化的特征,且单轴加载条件下的瞬间突变量显着大于自由条件下突变量。（3）开展了受载条件下的水射流参数优化正交试验,以冲击深度和损失质量为指标,各影响因素的显着性排序为:射流压力P>喷嘴直径D>冲击时间T,试验范围内的最优参数组合为:P=25MPa,D=3mm,T=60s。（4）现场试验表明,射流参数为P=25MPa,D=3mm时的出煤量最大,但与参数为P=20MPa,D=3mm时相差不大;从作业安全与能效角度考虑,现场切槽作业合适的切槽参数组合为P=20MPa,D=3mm。（5）切槽后单个钻孔累计瓦斯排放量是常规钻孔的11倍以上,排放稳定时的钻孔瓦斯排放速度是常规钻孔的9倍以上;水射流切槽作业对周边区域的直接扰动影响范围约为23m,在120天考察时间内,单个切槽钻孔的有效抽采影响范围可达45m,增透效果显着。论文共有图57幅,表28个,参考文献113篇。
杜亮[6]（2019）在《造船便携式磨料水射流切割设备研究》文中指出切割与焊接是船舶建造不可或缺的工序,生产过程中的变形控制对船舶产品的精度控制至关重要。长期以来,对于船舶焊接变形控制的研究较为深入广泛,而切割方式对板材及构件应变的积聚影响等却鲜有报道。现阶段钢铝结构游艇板材及构件的热切割方式多为氧乙炔切割、等离子切割、激光切割等,其分段的边缘修整等大多也采用热切割或产生热效应的机械磨削。由于热影响区的存在,切割（或修整）后板材存在残余应力与热变形,且切割过程中产生的化合气雾、金属和漆膜尘屑对工人健康及环境都有着不利影响。对于4mm以下的薄板,其热切割方式产生的热变形对切割精度已呈显性影响。磨料水射流切割技术应用广泛,但由于设备尺寸及功能适用性问题,目前并未见相关设备应用于船体构件边缘加工。因此,本文尝试将磨料水射流切割技术用于钢铝结构游艇构件的边缘加工中,提出一种基于射流泵原理混合磨料的便携式磨料水射流切割系统设计方案,重点研究综合解决目前前混合式磨料水射流无法连续切割以及后混合式磨料水射流无法便携式切割的问题,使其满足钢铝结构游艇构件边缘切割的实际需求,以期一种设备可切割不同材质,且能有效减少薄板在热切割加工时热滞留等问题,实现船体薄板构件的高精度、绿色切割。主要研究内容如下:（1）通过对钢铝结构常用切割方式进行单项和综合指标的量化分析,探讨钢铝结构游艇薄板磨料水射流切割的技术适用性和绿色性。（2）采用射流泵混合磨料的方法实现连续磨料水射流切割、低压切割和船舶多工位/工况切割的设计目标。通过理论计算,搭建便携式磨料水射流切割系统,确定系统主要参数与设备尺寸,并基于SolidWorks软件建模。（3）采用Fluent固液两相流模型对射流泵与喷嘴进行优化;结合DPM模型分析射流泵与喷嘴中磨料运动轨迹与其壁面的磨损情况。（4）计算本便携式磨料水射流切割系统的切割深度范围;对不同厚度的Q235钢和5083铝合金样块进行各种切割方式的温度热滞留实验;采用LS DYNA模拟4mm厚度Q235钢和5083铝合金样块的切割过程。
蔡灿[7]（2019）在《超临界二氧化碳喷射压裂流场特性及压裂增强机理》文中研究说明我国页岩气储层具有大面积连续成藏、孔隙度低、渗透性极低、黏土含量高、埋藏较深的特点,而水力压裂页岩会产生水敏膨胀、水资源消耗大、压裂缝网形成不够复杂等问题,制约了页岩气的大规模勘探开发。超临界二氧化碳无水压裂技术是解决上述问题的可行技术方案之一:一方面,超临界二氧化碳具有的低粘和高扩散性可以更易渗透进页岩等致密储层,可以构造复杂缝网,实现页岩气采收率的提高;另一方面,采用利用储层埋存二氧化碳气体,有利于大规模二氧化碳利用与减排。超临界二氧化碳喷射压裂是超临界二氧化碳先进压裂技术之一,兼具水力喷射压裂和超临界二氧化碳体积压裂的优点,能够以更低的破裂压力构造复杂裂缝网络,同时在环空区域形成低压负压环,减少了封隔器的使用,有效保护了页岩储层。但是,超临界二氧化碳喷射压裂过程中的流场结构及变化、射孔增压致裂机理以及压裂增强机理尚不明确,制约了超临界二氧化碳压裂技术的发展和应用。本文针对超临界二氧化碳喷射压裂研究中存在的上述问题,以延长石油陆相页岩气示范区页岩气井为背景,研究了超临界二氧化碳喷射压裂的流场特性和喷射压裂机理,并探索提出了多次循环喷射压裂增强技术原理,取得了如下成果:（1）建立了超临界二氧化碳喷射压裂室内实验力学模型,推导了其总应变计算公式。基于陆相页岩气井的喷射压裂施工实例,采用相似准则计算得到室内实验模型尺寸。通过构建的应变响应模型,采用应变叠加原理推导得到了超临界二氧化碳喷射压裂过程中的试样总应变表达式。基于超临界二氧化碳喷射压裂的应变监测原理,可以采用应变响应曲线直接分析喷射压裂过程的裂纹起裂与扩展,并监测其增压致裂过程。（2）研究了超临界二氧化碳喷射压裂流场特性及试样应变响应规律。采用自主研制的喷射压裂可视化实验系统进行喷射压裂流场高速摄影,并研究流场诱导的应变响应。发现喷射压裂流场同时存在射流冲击区和射孔内增压区,孔内射流长度与尾部脱涡呈周期变化,并导致孔内动态增压。应变响应曲线也表明喷射压裂同时存在冲击应变、增压应变,低围压喷射压裂的频率主要为高频成分,而高围压喷射压裂中的频率主要为低频成分。喷射压裂工艺参数（例如喷射压力、围压、喷距、喷嘴直径）、压裂介质和射孔尺寸对流场的射流长度、孔外回流以及应变幅值均会产生影响,需要在压裂前综合考虑。喷射压裂流场会先后在射孔根部、射孔壁面以及射孔顶部诱导产生裂纹,其裂纹扩展时间短至100ms700ms。（3）采用人工均质砂岩、天然页岩研究了工艺参数对超临界二氧化碳喷射压裂的影响,揭示了超临界二氧化碳喷射压裂机理及其压裂增强机制。实施了人工砂岩、页岩和有机玻璃的喷射压裂试验研究,系统研究了喷射压裂工艺、岩样劣化作用以及页岩层理的影响。研究结合应变响应、岩样CT扫描、表面裂纹形貌、岩样损失质量、二氧化碳吸收量、页岩微观形貌损伤以及页岩成分的变化,从宏观和微观两个角度分析了喷射压裂机理,发现孔内增压、温降效应、脉动增压、射孔损伤以及层理对喷射压裂的增强机制。（4）基于超临界二氧化碳喷射压裂中压裂增强机制的研究,提出了多次循环喷射压裂增强技术原理。根据单次喷射压裂后试样存在的残余应变、微裂纹、射孔损伤,本文提出了采用多次循环喷射压裂来增强压裂的新思路。对比分析了多次循环喷射压裂的应变变化、试样裂缝网络扩展规律,研究了工艺参数对裂缝网络复杂性和二氧化碳吸收量的影响。基于压裂结果分析,提出了一种新的适用于超临界二氧化碳喷射压裂裂纹曲折度参数评价指标,并验证了其有效性和先进性。本文研究成果系统完善和认识了超临界二氧化碳喷射压裂的流场及其增压致裂机理,为超临界二氧化碳压裂增强理论与技术提升提供了参考,有利于促进超临界二氧化碳强化页岩气开发基础的延伸与拓展。
陈跃强[8]（2018）在《磨料水射流—截齿联合破岩性能研究》文中研究指明掘进机是隧道、巷道机械化掘进的关键装备,其截齿在截割硬岩过程中受力大、磨损快、难以破碎坚硬岩石等问题导致掘进效率低、进尺成本增加,已经成为影响我国煤炭资源高效、安全、绿色开采等目标的重要因素。因此,为了能够解决硬岩难以破碎、掘进效率低、截齿非正常失效几率高等问题,迫切需要研究一种新型的硬岩截割技术。基于此,本文提出了磨料水射流-截齿联合破岩方法,采用理论分析、仿真和试验相结合的方法,对磨料水射流-截齿联合破岩性能进行研究。基于截齿破岩理论、水射流破岩理论,利用AUTODYN有限元分析软件对磨料水射流辅助截齿破岩机理进行分析。岩石在截齿作用下主裂纹及其周围径向裂纹扩展速度较快,层状裂纹主要分布在齿尖密实核区周围;磨料水射流作用下,裂纹沿射流柱轴向与径向扩展缓慢,层状裂纹和主裂纹扩展距离短,主裂纹周围鲜有呈放射状的径向裂纹;磨料水射流辅助截齿作用于岩石时,剪切失效区密布层状裂纹,层状裂纹交互贯通,加快了岩石破碎过程。基于两相流理论,利用CFD数值分析软件FLUENT对磨料水射流喷嘴进行设计,以磨料动能损失量和出口处速度作为喷嘴收缩角度、圆柱段长度设计依据,最终确定喷嘴收缩角度为7°、圆柱段长度为16mm。对所设计的喷嘴进行内外流场、颗粒速度场分析,结果表明:磨料水射流射流柱在喷嘴出口处的直径为1.55mm,所有磨料颗粒均匀分布在磨料水射流柱中心处半径为0.34mm的圆柱内,磨料速度约为水速的94%。采用所设计的喷嘴结构进行磨料水射流-截齿联合破岩试验,研究了该技术在不同磨料水射流压力、不同截割深度下的破岩性能。结果表明:磨料水射流压力越大,截齿所受截割阻力减小率越高;相比单齿破岩,截深为3mm、5mm时,截割阻力均值减小率在21%47%之间,截深为8mm、10mm时,减小率在14%30%之间,且二次截割时截割阻力均值减小率均在32%以上;截割阻力最大值减小率均在72%以上,且水压越大,截齿受力波动越小,受力稳定性越好。因此磨料水射流-截齿联合破岩技术具有良好的破岩性能,且对岩石损伤作用强,能够有力地弱化岩石强度。基于弹性力学理论和摩尔-库伦准则,建立了不同围压下磨料水射流-截齿联合破岩模型,并通过对比数值模拟和试验过程中岩石破碎状态、载荷大小验证仿真模型的有效性。仿真结果表明,随着围压的增加,岩石上应力集中区域辐射面增大,应力集中区域主要发生在岩石破碎坑壁面周围,且围压越大,对于拉应力传播抑制效果越明显;单齿破岩时,围压从0MPa增至20MPa时,截齿受力增加了46.69%;截割深度为5mm、水压为30MPa时,围压从0MPa增至20MPa过程中,截割阻力增大了21.9%;截深为5mm、围压为20MPa情况下,水压从0MPa增至46MPa过程中,截齿受力减小了38.14%。以上分析结果表明,磨料水射流-截齿联合破岩技术可以降低由围压引起的截割载荷的增大幅度,降低高围压岩石的破碎难度,提高掘进效率。
康旭[9]（2017）在《淹没式磨料水射流切割装置设计及实验研究》文中认为磨料水射流切割技术是在高压纯水射流中添加一定量的磨料颗粒来提高纯水射流切割能力的一项新技术。随着海洋资源的开发与利用,海上遇难船舶的数量越来越多。海底沉船表面破拆和垢物清除任务增多,传统的切割方式很难在海底中应用,因此磨料水射流凭借其在海水中较强的切割能力在打捞领域有着广泛的应用。复杂的海洋环境,对磨料水射流的切割装置提出了更高的要求。本文的主要目标是设计一款能在100米以内的海水中进行沉船表面开孔的装置并进行性能试验研究。本文对磨料水射流的切割冲蚀机理进行研究。在磨料水射流的切割过程中,产生切深的主要原因是磨料颗粒对工件材料的冲击和磨削作用。淹没环境下,射流的速度随着距离的增加而逐渐减弱。通过Fluent仿真研究100米海深条件下围压对磨料水射流的影响,然后在实验室条件下进行正交实验,研究分析了不同切割参数对淹没式磨料水射流切割能力的影响。仿真与实验相结合,得出对切割能力影响较大的几个参数依次是喷嘴孔径、切割喷头转速、泵压等。确定了淹没式磨料水射流切割的最佳切割参数,使切割效率大大提高,为淹没式磨料水射流切割的应用奠定了基础。设计了一款可在100米水深工作的开孔装置。基于效率优化得到的切割参数进行装置的结构设计,装置采用电机驱动、齿轮传动的结构,能够在水下稳定工作,达到预期的工作要求。装置采用强磁底座作为吸附结构,可稳定地吸附在船体表面。水下开孔实验首先研究了不同长度的高压软管对开孔装置切割能力的影响;其次分析了射流在不同长度、内径的管路中的能量损失情况;最后通过水下钢板开孔试验,对厚度为30 mm的钢板进行切割,成功切割出直径150 mm的圆形钢板。切割次数不同对磨料水射流切割有一定影响,多次切割时切深可以在之前的基础上进行累加,开孔实验也验证了效率优化中的最佳切割参数可以提高淹没式磨料水射流切割效率的结论。
徐凯[10]（2015）在《淹没式自激振脉冲磨料水射流脉冲特性及切割试验研究》文中认为本文将自激振脉冲磨料水射流技术应用于深海环境下的沉船切割开孔,为提升我国海洋救助打捞装备水平具有重要意义。自激振脉冲磨料水射流技术是在自激振脉冲射流和磨料水射流的基础上发展而来的,它同时具有脉冲射流的脉冲特性和磨料水射流的破坏性。本文通过管系水锤现象分析了自激振脉冲射流产生脉动的根本原因是由于外界激励产生周期性的的压力扰动波；利用流体网络理论推导出赫姆霍兹式振荡腔腔体结构参数与自激振脉动频率之间的关系式；通过FLUENT软件仿真模拟了深海围压对自激振脉冲射流的流场的影响；搭建了自激振脉冲射流动压测量试验台,用于分析自激振脉冲喷嘴的结构参数和产生射流的水力参数对射流动压的影响；同时搭建了自激振脉冲磨料水射流切割试验系统,用于分析自激振脉冲磨料水射流的切割能力。通过理论研究、仿真分析和试验,本文得到以下结论：（1）赫姆霍兹振荡腔的固有频率与腔体结构参数有关。当射流在自激振腔体内产生的扰动波频率与腔体固有频率一致时,会产生大尺度的涡环结构,从而产生自激振脉冲射流。（2）通过仿真发现,自激振脉冲磨料水射流中各相的出口速度随深水围压的增大而减小,而且水相的速度比磨料相的速度要大。（3）通过试验发现,组合式自激振脉冲喷嘴产生的射流动压随时间呈周期性变化,组合式自激振脉冲喷嘴最佳的上下喷嘴直径比为1-1.33,自激振腔的长径比为0.66。（4）通过切割试验对比发现,磨料粒子对靶体的磨削作用占主要地位,同时磨料粒子对喷嘴的磨损十分严重,喷嘴材料有待提高。
二、高围压水射流切割实验装置的设计（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、高围压水射流切割实验装置的设计（论文提纲范文）
（1）下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容和技术路线 |
| 2 高应力煤体瓦斯赋存及其流动通道应力响应特征 |
| 2.1 平顶山矿区瓦斯地质特征 |
| 2.2 煤体多元物性参数及孔裂隙结构特征 |
| 2.3 煤体瓦斯吸附解吸特性 |
| 2.4 煤体瓦斯流动通道应力响应特征 |
| 2.5 深部高应力煤体瓦斯抽采瓶颈及工作面合理增透技术 |
| 2.6 小结 |
| 3 卸荷速率对煤体损伤破坏影响的力学机制 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.2 煤样常规压缩实验 |
| 3.3 不同力学路径下煤体损伤破坏特征 |
| 3.4 卸荷速率对煤体力学行为及损伤特性的影响 |
| 3.5 卸荷煤体损伤破坏力学机制分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 卸荷速率对煤体渗透率演化的影响机制 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 多重路径下煤体渗透性演化 |
| 4.3 煤体损伤卸荷增透机制及渗透率演化模型 |
| 4.4 造穴煤体卸荷损伤增透机理 |
| 4.5 小结 |
| 5 下向钻孔机械造穴高效破煤特性及输煤排渣特征 |
| 5.1 下向钻孔造穴卸荷增透技术困境 |
| 5.2 下向钻孔造穴破煤技术方法优化 |
| 5.3 机械造穴刀具破煤特性分析 |
| 5.4 下向钻孔输煤排渣特征研究 |
| 5.5 小结 |
| 6 下向钻孔机械造穴煤体快速卸压增透效果模拟研究 |
| 6.1 机械造穴破煤效果实验研究 |
| 6.2 下向钻孔机械造穴前后煤体卸荷损伤对比 |
| 6.3 下向钻孔机械造穴前后煤体渗透率分布及瓦斯抽采效果 |
| 6.4 小结 |
| 7 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采技术及工程验证 |
| 7.1 下向钻孔机械造穴全套装备研发 |
| 7.2 下向钻孔机械造穴现场实验方案及施工参数考察 |
| 7.3 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采系统保障及施工工艺流程 |
| 7.4 下向钻孔机械造穴卸压效果考察 |
| 7.5 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采效果分析 |
| 7.6 机械造穴区段煤巷掘进验证 |
| 7.7 区域瓦斯治理工程成本分析 |
| 7.8 小结 |
| 8 主要结论、创新点与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）自激振荡脉冲射流破岩性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 水射流辅助机械刀具破岩概述 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 已有研究存在的问题 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 2 自激振荡脉冲射流辅助机械刀具破岩理论研究 |
| 2.1 自激振荡脉冲射流振荡特性分析 |
| 2.2 脉冲射流破岩理论研究 |
| 2.3 机械刀具破岩理论研究 |
| 2.4 脉冲射流辅助机械刀具破岩理论研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 自激振荡脉冲射流流场特性分析 |
| 3.1 自激振荡脉冲射流剪切层的不稳定性 |
| 3.2 自激振荡腔的几何模型和网格划分 |
| 3.3 数值模型校验 |
| 3.4 数值模拟结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 自激振荡脉冲射流破岩机理及性能数值模拟研究 |
| 4.1 自激振荡脉冲射流冲击破岩数值模型 |
| 4.2 本构模型及材料参数 |
| 4.3 自激振荡脉冲射流冲击下岩石损伤演化规律 |
| 4.4 自激振荡脉冲射流冲击下岩石破坏机理 |
| 4.5 自激振荡脉冲射流破岩性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 自激振荡脉冲射流破岩性能试验研究 |
| 5.1 自激振荡脉冲射流破岩试验系统及方案 |
| 5.2 自激振荡脉冲射流冲击破岩的流态演化 |
| 5.3 自激振荡脉冲射流冲击破岩性能 |
| 5.4 最佳破岩性能参数组合 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 自激振荡脉冲射流辅助机械刀具破岩性能研究 |
| 6.1 试验系统及方案 |
| 6.2 自激振荡脉冲射流辅助机械刀具破岩过程分析 |
| 6.3 自激振荡脉冲射流预裂隙对机械刀具降载减磨特性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）顶板高压水射流成缝影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 顶板弱化技术研究现状 |
| 1.2.2 高压水射流技术研究现状 |
| 1.2.3 问题提出 |
| 1.3 研究的主要内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 煤岩体高压水射流切缝影响因素 |
| 2.1 高压水射流射流形式影响特征分析 |
| 2.1.1 连续射流 |
| 2.1.2 脉冲射流 |
| 2.1.3 空化射流 |
| 2.1.4 自激振荡射流 |
| 2.2 高压水射流结构参数影响特征分析 |
| 2.2.1 喷嘴结构 |
| 2.2.2 喷嘴直径 |
| 2.2.3 流道数 |
| 2.3 高压水射流工况参数影响特征分析 |
| 2.3.1 射流压力 |
| 2.3.2 喷嘴移动速度 |
| 2.3.3 靶距 |
| 2.3.4 射流与岩石表面夹角 |
| 2.3.5 重复切割次数 |
| 2.4 高压水射流流体参数影响特征分析 |
| 2.4.1 射流流体的密度与黏度 |
| 2.4.2 磨料特性 |
| 2.5 高压水射流靶件参数影响特征分析 |
| 2.5.1 靶件强度 |
| 2.5.2 靶件孔隙度和渗透率 |
| 2.6 顶板高压水射流成缝关键影响因素确定 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 顶板岩石高压水射流成缝规律数值模拟研究 |
| 3.1 数值模拟介绍 |
| 3.1.1 Ls-Dyna数值模拟软件 |
| 3.1.2 Fluent数值模拟软件 |
| 3.2 数值模拟方案 |
| 3.2.1 破岩特征模拟方案 |
| 3.2.2 不同喷嘴结构下射流流场模拟方案 |
| 3.3 模拟结果与分析 |
| 3.3.1 破岩特征分析 |
| 3.3.2 不同喷嘴结构下射流流场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 顶板岩石高压水射流成缝规律实验研究 |
| 4.1 实验概述 |
| 4.2 实验设备 |
| 4.3 实验内容 |
| 4.3.1 实验方法与方案 |
| 4.3.2 数据的测量及处理方法 |
| 4.4 试验结果及分析 |
| 4.4.1 单一因素对缝槽特征的影响规律 |
| 4.4.2 五因素四水平正交实验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 工程应用 |
| 5.1 工程背景 |
| 5.1.1 矿井概况 |
| 5.1.2 冲击地压显现特征 |
| 5.2 应用方案 |
| 5.2.1 方案制定 |
| 5.2.2 工艺流程 |
| 5.3 效果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 主要结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（4）高围压水射流破岩及冲击力测试装置优化设计（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 装置简述及核心部件分析 |
| 1.1 工作流程 |
| 1.2 结构及原理 |
| 1.3 装置的核心部件 |
| 1.3.1 高压柱塞泵 |
| 1.3.2 射流喷嘴夹持机构 |
| 1.3.3 高压射流釜 |
| 1.3.4 岩屑过滤器 |
| 1.3.5 围压调节机构 |
| 1.3.6 信号采集与控制平台 |
| 2 试验过程及分析 |
| 2.1 高围压水射流冲击力测试试验 |
| 2.2 高围压空化射流破岩试验 |
| 3 结论 |
（5）受载条件下高压水射流冲击破岩实验及煤层增透应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水射流破煤岩理论研究现状 |
| 1.2.2 水射流切槽增透技术研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方法及技术路线 |
| 第2章 煤岩特性及水射流基本理论研究 |
| 2.1 煤岩特性研究 |
| 2.1.1 煤岩孔隙结构特性 |
| 2.1.2 煤的吸附解吸特性 |
| 2.1.3 煤岩力学特性 |
| 2.1.4 煤岩渗透特性 |
| 2.2 水射流的结构特性 |
| 2.2.1 水射流基本结构 |
| 2.2.2 水射流的速度分布 |
| 2.2.3 水射流的冲击特性 |
| 2.3 水射流破煤性能的影响因素分析 |
| 2.4 水射流破岩过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 受载条件下高压水射流冲击破岩实验 |
| 3.1 实验系统 |
| 3.2 试件制备 |
| 3.2.1 制作材料选择 |
| 3.2.2 相似材料配比确定 |
| 3.3 受载条件下的水射流冲击破岩实验研究 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 试件破坏形态分析 |
| 3.3.3 试件破坏指标分析 |
| 3.3.4 试件表面应变分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水射流切槽增透技术参数优化 |
| 4.1 水射流切槽增透模型 |
| 4.2 切槽增透效果的影响因素分析 |
| 4.3 水射流切槽参数优化正交试验 |
| 4.3.1 正交试验设计 |
| 4.3.2 试验结果的极差分析 |
| 4.3.3 试验结果的方差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水射流切槽增透技术现场试验 |
| 5.1 试验矿井概况 |
| 5.1.1 试验矿井概况 |
| 5.1.2 试验区域概况 |
| 5.2 关键技术设备 |
| 5.3 现场试验方案设计与施工 |
| 5.3.1 钻孔设计 |
| 5.3.2 现场施工作业 |
| 5.4 效果考察 |
| 5.4.1 出煤量考察 |
| 5.4.2 抽采效果考察 |
| 5.4.3 增透范围考察 |
| 5.4.4 煤体透气性效果考察 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）造船便携式磨料水射流切割设备研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 课题来源、目的与意义 |
| 1.2.1 课题来源及目的 |
| 1.2.2 课题意义 |
| 1.3 水射流技术发展沿革及国内外研究现状 |
| 1.3.1 水射流技术发展沿革 |
| 1.3.2 水射流切割技术国内外研究现状 |
| 1.4 研究重、难点 |
| 1.5 主要研究内容及创新点 |
| 第2章 金属构件切割方式原理及适应性分析 |
| 2.1 金属构件常用切割方式 |
| 2.1.1 气体火焰切割 |
| 2.1.2 等离子弧切割 |
| 2.1.3 激光切割 |
| 2.1.4 机械切割 |
| 2.1.5 磨料水射流切割 |
| 2.2 热切割过程原理 |
| 2.2.1 热传递方式 |
| 2.2.2 热传导原理 |
| 2.2.3 热切割应力应变理论 |
| 2.3 磨料水射流切割原理 |
| 2.3.1 磨料水射流基本参数 |
| 2.3.2 磨料水射流打击力 |
| 2.3.3 磨料水射流切割金属材料过程分析 |
| 2.4 不同切割方式适应性分析 |
| 2.4.1 切割方式选择影响因素 |
| 2.4.2 不同切割方式雷达图分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 磨料水射流切割设备总体设计 |
| 3.1 系统方案设计指标 |
| 3.1.1 切割系统功能分析 |
| 3.1.2 磨料射流切割类型分析 |
| 3.1.3 方案设计指标 |
| 3.1.4 磨料水射流切割装置初步设计 |
| 3.2 射流泵理论基础 |
| 3.2.1 射流泵工作原理及结构 |
| 3.2.2 射流泵基本参数与特性参数 |
| 3.2.3 射流泵基本方程 |
| 3.2.4 射流泵最优参数 |
| 3.3 系统主要参数选取 |
| 3.3.1 高压水生成系统 |
| 3.3.2 磨料添加系统 |
| 3.3.3 管路系统 |
| 3.3.4 磨料切割系统 |
| 3.3.5 射流泵及切割喷嘴制作材料 |
| 3.4 切割设备功能实现 |
| 3.4.1 连续数控切割 |
| 3.4.2 多工位/工况切割 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 射流泵及切割喷嘴数值模拟 |
| 4.1 CFD基础 |
| 4.1.1 CFD软件简介与选取 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.1.3 常用湍流模型 |
| 4.1.4 多相流基本模型 |
| 4.1.5 固液两相流简介 |
| 4.1.6 磨损模型 |
| 4.2 射流泵结构参数数值模拟 |
| 4.2.1 射流泵模型与网格划分 |
| 4.2.2 边界条件设置与求解收敛依据 |
| 4.2.3 射流泵数值模拟结果及分析 |
| 4.2.4 射流泵基本参数确定 |
| 4.3 切割喷嘴结构参数数值模拟与优化 |
| 4.3.1 切割喷嘴结构 |
| 4.3.2 切割喷嘴数值模拟 |
| 4.3.3 数值模拟结果分析 |
| 4.3.4 切割喷嘴的优化设计 |
| 4.4 射流泵及喷嘴磨损数值模拟 |
| 4.4.1 边界条件 |
| 4.4.2 射流泵及喷嘴磨损数值模拟结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 板材切割实验和模拟与样块切割深度计算 |
| 5.1 实验设备 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 实验材料 |
| 5.2 实验方法及步骤 |
| 5.2.1 机械切割与磨料水射流切割 |
| 5.2.2 氧乙炔切割 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 机械切割 |
| 5.3.2 磨料水射流切割 |
| 5.3.3 氧乙炔切割 |
| 5.3.4 结果分析 |
| 5.4 切割深度计算 |
| 5.4.1 切割深度模型的建立 |
| 5.4.2 切割深度计算与分析 |
| 5.5 样块切割过程数值模拟 |
| 5.5.1 数值模拟方法 |
| 5.5.2 SPH-FEM耦合计算 |
| 5.5.3 磨料水射流切割模型 |
| 5.5.4 切割过程仿真 |
| 5.5.5 结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
（7）超临界二氧化碳喷射压裂流场特性及压裂增强机理（论文提纲范文）
| 论文创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超临界二氧化碳射流流场研究 |
| 1.2.2 超临界二氧化射流冲击特性与冲蚀破岩 |
| 1.2.3 超临界二氧化碳喷射压裂技术研究 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第二章 超临界二氧化碳喷射压裂模型与应变检测原理 |
| 2.1 超临界二氧化碳物性特点 |
| 2.1.1 二氧化碳的相态 |
| 2.1.2 二氧化碳物性特征 |
| 2.2 超临界二氧化碳喷射压裂模型 |
| 2.2.1 超临界二氧化碳喷射压裂工程模型 |
| 2.2.2 室内实验模型 |
| 2.3 岩样喷射压裂力学模型及应变检测原理 |
| 2.3.1 喷射压裂流场及其应变曲线 |
| 2.3.2 喷射压裂力学模型 |
| 2.3.3 喷射压裂过程的应变检测原理 |
| 2.3.4 应变测试的实验方法 |
| 2.4 超临界二氧化碳喷射压裂实验的主要设备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超临界二氧化碳喷射压裂流场特性与分析 |
| 3.1 超临界二氧化碳喷射压裂可视化实验系统及实验方案 |
| 3.1.1 超临界二氧化碳喷射压裂可视化实验系统 |
| 3.1.2 试样制作及应变片粘贴 |
| 3.1.3 实验方案与实验方法 |
| 3.2 超临界二氧化碳射流的流场特性 |
| 3.2.1 射流流场特性 |
| 3.2.2 无围压射流的温度场分布 |
| 3.3 超临界二氧化碳喷射压裂的流场特性 |
| 3.3.1 喷射压裂流场结构分析 |
| 3.3.2 超临界二氧化碳喷射压裂过程的流场变化 |
| 3.3.3 喷射压裂中的流场特性分析 |
| 3.4 超临界二氧化碳喷射压裂的流场影响因素分析 |
| 3.4.1 喷射压力的影响分析 |
| 3.4.2 喷射距离的影响分析 |
| 3.4.3 喷嘴直径的影响分析 |
| 3.4.4 射孔尺寸的影响分析 |
| 3.4.5 不同压裂介质的对比分析 |
| 3.5 喷射压裂流场的试样应变响应及其影响分析 |
| 3.5.1 喷射流场诱导的应变响应分析 |
| 3.5.2 喷射压力的影响 |
| 3.5.3 喷距的影响 |
| 3.5.4 喷嘴直径的影响 |
| 3.5.5 射孔尺寸的影响 |
| 3.6 喷射压裂流场对射孔内增压致裂的影响 |
| 3.6.1 喷射压裂流场下的裂纹分布 |
| 3.6.2 喷射压裂流场的致裂过程 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 超临界二氧化碳喷射压裂机理与增强机制 |
| 4.1 超临界二氧化碳喷射压裂实验设计 |
| 4.2 超临界二氧化碳喷射压裂试验结果 |
| 4.2.1 超临界二氧化碳喷射压裂结果 |
| 4.2.2 水力喷射压裂和二氧化碳喷射压裂结果对比 |
| 4.3 喷射压裂工艺参数的影响 |
| 4.3.1 喷射压力 |
| 4.3.2 喷距 |
| 4.3.3 喷嘴直径 |
| 4.4 二氧化碳浸泡的影响 |
| 4.4.1 浸泡压裂液类型的影响 |
| 4.4.2 岩样可溶矿物含量的影响 |
| 4.4.3 二氧化碳浸泡时间的影响 |
| 4.4.4 二氧化碳浸泡压力的影响 |
| 4.5 含层理页岩的喷射压裂机理分析 |
| 4.5.1 页岩非均质特性及其影响分析 |
| 4.5.2 页岩裂纹起裂及扩展分析 |
| 4.5.3 射孔附近的微观损伤分析 |
| 4.5.4 射孔附近的矿物组分变化 |
| 4.6 超临界二氧化碳喷射压裂的增强机制 |
| 4.6.1 孔内增压的增强压裂 |
| 4.6.2 温降效应 |
| 4.6.3 脉动增压致裂 |
| 4.6.4 射孔的侵蚀与损伤 |
| 4.6.5 层理的促进作用 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 多次循环喷射压裂增强技术 |
| 5.1 多次循环超临界二氧化碳喷射压裂的基础 |
| 5.1.1 多次循环射流增强压裂技术 |
| 5.1.2 多次循环喷射压裂的实验方法 |
| 5.1.3 多喷射压裂的试验方案 |
| 5.2 多次循环喷射压裂的结果分析 |
| 5.2.1 多次喷射压裂结果分析 |
| 5.2.2 多次喷射压裂应变分析 |
| 5.2.3 多次喷射压裂的裂纹形态分析 |
| 5.2.4 二氧化碳吸收及裂纹体积 |
| 5.3 多喷射压裂的敏感性分析 |
| 5.3.1 不同喷射压裂液的影响 |
| 5.3.2 喷射次数的影响 |
| 5.3.3 喷射压力的影响 |
| 5.3.4 喷距的影响 |
| 5.4 基于多次喷射压裂的裂纹曲折度评价指标 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 攻读博士学位期间的参研项目 |
| 致谢 |
（8）磨料水射流—截齿联合破岩性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 磨料水射流-截齿联合破岩概述 |
| 1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 磨料水射流-截齿破岩理论研究 |
| 2.1 截齿破岩理论 |
| 2.2 磨料水射流破岩理论 |
| 2.3 磨料水射流辅助截齿破岩理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 磨料水射流-截齿联合破岩喷嘴设计 |
| 3.1 喷嘴结构设计 |
| 3.2 喷嘴物理模型及边界条件 |
| 3.3 流体速度场分析 |
| 3.4 颗粒动能变化分析 |
| 3.5 喷嘴出口处磨料颗粒分布 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 磨料水射流-截齿联合破岩试验研究 |
| 4.1 破岩试验台 |
| 4.2 截齿破岩性能试验 |
| 4.3 磨料水射流-截齿联合破岩性能试验 |
| 4.4 磨料水射流-截齿联合破岩技术特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 围压对磨料水射流-截齿联合破岩性能影响 |
| 5.1 围压对岩石力学特性的影响 |
| 5.2 磨料水射流-截齿联合破岩模型 |
| 5.3 磨料水射流-截齿联合破岩模型有效性验证 |
| 5.4 围压对磨料水射流-截齿联合破岩的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）淹没式磨料水射流切割装置设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 水射流技术的发展 |
| 1.2.2 磨料水射流的发展 |
| 1.2.3 射流切割理论特性的研究发展 |
| 1.2.4 磨料水射流执行机构 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 第2章 淹没式高压磨料水射流切割效率优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 射流的冲蚀机理 |
| 2.3 淹没环境下磨料水射流切割Fluent仿真分析 |
| 2.3.1 喷嘴流场建模 |
| 2.3.2 Fluent仿真结果与分析 |
| 2.4 淹没式磨料水射流切割效率实验 |
| 2.4.1 实验方案设计 |
| 2.4.2 钢板切割实验 |
| 2.4.3 实验结果的处理与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 全淹没式自动开孔作业装置结构设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 开孔装置结构设计优选 |
| 3.3 开孔装置的工作原理 |
| 3.4 装置机构各部分的设计及校核 |
| 3.4.1 装置的驱动与传动机构设计 |
| 3.4.2 机构主要部件的校核 |
| 3.5 磨料水射流切割系统的搭建 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 磨料水射流水下开孔实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磨料水射流淹没式切割实验 |
| 4.2.1 实验方案设计 |
| 4.2.2 实验结果及数据分析 |
| 4.3 软管对射流能力影响的探究实验 |
| 4.4 水下钢板开孔实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间公开录用论文 |
| 致谢 |
（10）淹没式自激振脉冲磨料水射流脉冲特性及切割试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 水射流技术的发展概况 |
| 1.2.2 脉冲水射流技术的发展现状 |
| 1.2.3 磨料水射流技术的发展现状 |
| 1.2.4 自激振脉冲磨料水射流技术的发展现状 |
| 1.3 课题目标及研究内容 |
| 1.3.1 课题目标 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 自激振脉冲磨料水射流的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自激振脉冲射流的产生原理 |
| 2.2.1 管系水锤现象 |
| 2.2.2 水锤压力计算 |
| 2.3 磨料水射流的产生原理 |
| 2.3.1 磨料水射流的分类 |
| 2.3.2 磨料粒子的混合加速机理 |
| 2.4 自激振脉冲磨料水射流的发生装置 |
| 2.5 自激振脉冲射流频率特性研究 |
| 2.5.1 流体网络理论 |
| 2.5.2 赫姆霍兹式振荡腔的流体网络模型 |
| 2.6 自激振脉冲磨料水射流切割性能研究 |
| 2.6.1 自激振脉冲磨料水射流切割机理分析 |
| 2.6.2 自激振脉冲磨料水射流切割性能影响因素分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 深海环境对自激振脉冲磨料水射流影响的仿真分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深海环境对自激振脉冲磨料水射流的影响 |
| 3.3 FLUENT软件介绍 |
| 3.3.1 数值模拟基本方程 |
| 3.3.2 多相流模型及应用 |
| 3.4 喷嘴流场建模仿真 |
| 3.5 仿真结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 自激振脉冲射流动压测量实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自激振脉冲射流动压测量试验系统搭建 |
| 4.2.1 自激振脉冲射流动压测量试验系统介绍 |
| 4.2.2 组合式自激振脉冲喷嘴结构 |
| 4.2.3 测压试验台结构 |
| 4.3 实验方案及数据分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 自激振脉冲磨料水射流切割实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 执行机构的设计加工 |
| 5.2.1 设计目标 |
| 5.2.2 设计方案 |
| 5.2.3 执行机构的工作原理 |
| 5.2.4 执行机构的控制原理 |
| 5.3 自激振脉冲磨料水射流切割试验系统搭建 |
| 5.4 自激振脉冲磨料水射流切割试验研究 |
| 5.4.1 钢板切割试验 |
| 5.4.2 蜡板切割试验 |
| 5.4.3 试验结果总结 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、高围压水射流切割实验装置的设计（论文参考文献）
- [1]下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究[D]. 郝从猛. 中国矿业大学, 2021(02)
- [2]自激振荡脉冲射流破岩性能研究[D]. 李洪盛. 中国矿业大学, 2020
- [3]顶板高压水射流成缝影响规律研究[D]. 马文涛. 煤炭科学研究总院, 2020(10)
- [4]高围压水射流破岩及冲击力测试装置优化设计[J]. 陈安明,陶京峰,史怀忠,郭肇权,傅新康. 石油机械, 2019(07)
- [5]受载条件下高压水射流冲击破岩实验及煤层增透应用研究[D]. 金兵. 煤炭科学研究总院, 2019(04)
- [6]造船便携式磨料水射流切割设备研究[D]. 杜亮. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]超临界二氧化碳喷射压裂流场特性及压裂增强机理[D]. 蔡灿. 武汉大学, 2019(06)
- [8]磨料水射流—截齿联合破岩性能研究[D]. 陈跃强. 中国矿业大学, 2018(02)
- [9]淹没式磨料水射流切割装置设计及实验研究[D]. 康旭. 大连海事大学, 2017(01)
- [10]淹没式自激振脉冲磨料水射流脉冲特性及切割试验研究[D]. 徐凯. 大连海事大学, 2015(02)