振动与冲击2021，Vol.40Issue(16) ：132-139.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.16.017

基于SPH-FEM耦合算法的后混合磨料水射流冲击破岩数值模拟研究

Numerical simulation of rock breaking by rear-mixed abrasive water jet based on an SPH-FEM coupling algorithm

米建宇 黄飞 李树清 王荣荣 李丹
振动与冲击2021，Vol.40Issue(16) ：132-139.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.16.017
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基于SPH-FEM耦合算法的后混合磨料水射流冲击破岩数值模拟研究

Numerical simulation of rock breaking by rear-mixed abrasive water jet based on an SPH-FEM coupling algorithm

米建宇 1黄飞 2李树清 2王荣荣 1李丹1
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作者信息

  • 1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201
  • 2. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学南方煤矿顶板及煤与瓦斯突出灾害预防控制应急管理部重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室,湖南湘潭411201
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摘要

采用SPH-FEM (smoothed particle hydrodynamics with finite element method)模拟了后混合磨料水射流在喷嘴中的混合过程,并研究了射流速度、磨料浓度以及岩石围压等因素对后混合磨料水射流破岩效果的影响规律.研究结果表明:在柱塞推动下,水与磨料在喷嘴的混合段、收敛段与直线段分别获得加速,最终磨料的速度可增加至纯水速度的80％;岩石破碎深度随射流速度呈近似线性增加,而破碎宽度随射流速度变化不大;磨料射流较纯水射流的破岩损伤更加明显,岩石的损伤随磨料浓度呈先增大后减小的趋势;岩石的破碎深度随着围压的增加呈近似线性减小的趋势.数值模拟结果与破岩实验现象基本吻合,该研究结果可为磨料水射流破岩的应用提供一定的理论支撑.

关键词

后混合磨料水射流/岩石破碎/磨料浓度/射流速度/围压作用

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基金项目

出版年

2021
振动与冲击
中国振动工程学会 上海交通大学 上海市振动工程学会

振动与冲击

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.898
ISSN：1000-3835
被引量12
参考文献量18
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