为了提高煤层的瓦斯抽放效率,利用高压水射流对煤层进行预割缝,而喷嘴是高压水射流系统的执行元件,因此对截割喷嘴进行特性分析;先确定计算区域,建立模型,网格划分并导入FLUENT中,对喷嘴的不同收缩角和直径进行仿真模拟。通过仿真模拟和分析计算,拟合出了速度、压力和喷嘴几何参数的表达式,可以为高压水射流系统设计、喷嘴设计、压力泵的选型提供重要的理论依据。

研究了高压水射流流线型喷嘴流道结构参数对水射流破煤性能的影响,应用有限元方法建立喷嘴流道对应的几何模型和有限元模型并对水射流流场进行仿真模拟,得到不同流道结构参数的水射流动压力场和流速场分布规律。利用正交试验结果对喷嘴结构参数进行优选,确定流线型喷嘴不同工程进口压力与过渡比之间最优参数组合,并设计实验对优化结果进一步验证。

从高压水射流机理和喷嘴结构参数着手,设计多种不同形状的喷嘴流道线型,应用GAMBIET前处理软件建立各自的物理模型,导入FLUENT软件对水射流结构进行流体分析,得出有过渡圆角、锥形角和直线形流道的喷嘴结构特性最佳。通过模拟对破煤效果参数量化,进一步研究结构的不同对破煤加工的影响,合理的喷嘴结构为高压水射流破煤提供有利条件。