水射流技術(shù)及工程應(yīng)用

第1章水射流技術(shù)概論

1.1水射流技術(shù)原理和典型組成1

1.2水射流技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程2

1.3水射流技術(shù)研究動(dòng)態(tài)4

1.4水射流技術(shù)的分類及特點(diǎn)6

1.5水射流技術(shù)的應(yīng)用概況8

1.5.1水射流工業(yè)清洗8

1.5.2水射流切割材料9

1.5.3水射流材料表面處理12

參考文獻(xiàn)13

第2章純水射流技術(shù)

2.1水射流技術(shù)基礎(chǔ)理論14

2.1.1水的物理特性14

2.1.2流體動(dòng)力學(xué)基本方程15

2.1.3孔口流動(dòng)基礎(chǔ)理論18

2.2純水射流系統(tǒng)18

2.2.1直驅(qū)式超高壓泵18

2.2.2液驅(qū)超高壓增壓缸19

2.2.3氣驅(qū)超高壓增壓缸20

2.3水射流噴嘴組件21

2.3.1噴嘴結(jié)構(gòu)形式21

2.3.2噴嘴的流量系數(shù)23

2.3.3噴嘴內(nèi)部流動(dòng)分析與設(shè)計(jì)理論25

2.4水射流結(jié)構(gòu)特征與基本參數(shù)31

2.4.1水射流結(jié)構(gòu)特征31

2.4.2水射流結(jié)構(gòu)特征參數(shù)32

2.5水射流打擊力模型37

2.5.1射流對(duì)靶體的沖擊壓力37

2.5.2水射流沖擊壓力作用面積及總作用力39

2.5.3噴嘴的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)對(duì)射流的影響40

2.6水射流沖擊破壞理論43

2.6.1水射流沖擊物體表面的應(yīng)力43

2.6.2水射流沖擊作用下的材料破壞微觀機(jī)理分析49

2.6.3水射流切割理論51

參考文獻(xiàn)52

第3章水射流打擊力增強(qiáng)技術(shù)

3.1減阻液水射流53

3.1.1減阻液53

3.1.2減阻液射流原理及特性55

3.1.3減阻液水射流動(dòng)力特性及應(yīng)用56

3.2空化水射流58

3.2.1空化原理及其動(dòng)力學(xué)理論58

3.2.2空化噴嘴59

3.2.3空化水射流的作用機(jī)理及工程應(yīng)用63

3.3脈沖水射流64

3.3.1脈沖水射流發(fā)生原理65

3.3.2沖擊式脈沖水射流67

3.3.3脈沖水射流噴嘴77

3.3.4脈沖水射流的幾何結(jié)構(gòu)與動(dòng)力特性82

3.3.5爆炸式脈沖水射流85

3.3.6電液壓脈沖水射流91

3.3.7工業(yè)水炮裝置95

3.3.8調(diào)制脈沖水射流100

3.4磨料水射流109

3.4.1后混合磨料水射流109

3.4.2前混合磨料水射流114

3.4.3懸浮磨料水射流115

3.4.4脈沖磨料水射流122

3.4.5微磨料水射流125

參考文獻(xiàn)130

第4章磨料水射流切割技術(shù)

4.1磨料水射流切割的一般特征133

4.1.1磨料水射流切割斷面的宏觀形貌133

4.1.2磨料水射流切割材料時(shí)的切縫寬度134

4.1.3磨料水射流切割的錐度136

4.1.4磨料水射流切割斷面的表面粗糙度137

4.1.5磨料水射流切割斷面的磨料殘留139

4.2磨料水射流切割過(guò)程中的溫度分布143

4.3磨料水射流切割工藝參數(shù)146

4.3.1磨料水射流參數(shù)對(duì)加工性能的影響146

4.3.2工藝參數(shù)對(duì)切割加工的影響149

4.3.3材料性能對(duì)切割加工的影響150

4.4磨料水射流切割理論151

4.4.1磨料射流切割材料過(guò)程151

4.4.2磨料水射流切割材料的微觀機(jī)理152

4.4.3磨料水射流切割理論模型155

參考文獻(xiàn)158

第5章磨料水射流精密切割控制技術(shù)

5.1數(shù)控磨料水射流切割機(jī)床159

5.1.1磨料水射流切割機(jī)床的速度處理161

5.1.2磨料水射流切割機(jī)床的路徑插補(bǔ)162

5.1.3磨料水射流切割機(jī)床的驅(qū)動(dòng)控制163

5.2磨料水射流精密切割表面質(zhì)量控制技術(shù)164

5.3磨料水射流精密切割幾何精度控制167

5.3.1磨料水射流精密切割的幾何形狀誤差167

5.3.2磨料水射流傾斜加工技術(shù)169

5.4磨料水射流精密切割的運(yùn)動(dòng)控制171

5.4.1“先計(jì)算、再加工”控制法則171

5.4.2誤差校正173

5.5磨料水射流精密切割的優(yōu)化處理技術(shù)176

5.5.1磨料水射流動(dòng)態(tài)穿孔技術(shù)176

5.5.2尖銳拐角（或圓角）處的速度校正176

5.5.3拐角（或圓角）處的“過(guò)切”處理176

5.6人工神經(jīng)網(wǎng)格模型在磨料水射流精密切割中的應(yīng)用178

參考文獻(xiàn)181

第6章磨料水射流精密特種加工

6.1磨料水射流精密切割厚材料183

6.1.1切割厚度對(duì)射流滯后的影響184

6.1.2射流沖擊角度對(duì)射流滯后的影響185

6.1.3切割厚度對(duì)切縫寬度的影響186

6.1.4切割厚材料時(shí)的切割頭優(yōu)化設(shè)計(jì)187

6.1.5磨料水射流切割大厚度材料實(shí)例188

6.2四軸聯(lián)動(dòng)精密切割加工異形零件189

6.3磨料水射流精密鉆孔加工192

6.3.1磨料水射流鉆孔的理論模型192

6.3.2磨料水射流鉆孔過(guò)程的試驗(yàn)驗(yàn)證196

6.3.3磨料水射流精密鉆孔實(shí)例198

6.4磨料水射流車(chē)削加工199

6.4.1磨料水射流車(chē)削加工類型199

6.4.2磨料水射流加工參數(shù)對(duì)車(chē)削的影響200

6.4.3磨料水射流車(chē)削加工質(zhì)量202

6.5磨料水射流銑削加工210

6.5.1磨料水射流參數(shù)對(duì)銑削的影響211

6.5.2磨料水射流銑削加工模型213

6.5.3磨料水射流銑削加工策略214

6.5.4磨料水射流擺動(dòng)銑削加工218

6.5.5磨料水射流銑削復(fù)合材料222

6.6磨料水射流超精密磨削加工227

6.6.1微磨料水射流磨削加工人工髖關(guān)節(jié)股骨頭227

6.6.2微磨料水射流磨削加工人工膝關(guān)節(jié)231

6.7磨料水射流拋光技術(shù)233

6.7.1磨料水射流拋光機(jī)理234

6.7.2磨料水射流拋光工藝參數(shù)對(duì)拋光的影響236

6.7.3磨料水射流拋光技術(shù)的應(yīng)用240

6.8磨料水射流精密特種加工的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)245

6.8.1磨料水射流精密特種加工的應(yīng)用245

6.8.2磨料水射流精密特種加工的發(fā)展趨勢(shì)249

參考文獻(xiàn)250

第7章水射流技術(shù)在機(jī)械工程中的典型和創(chuàng)新應(yīng)用

7.1水射流技術(shù)在航空航天制造領(lǐng)域的應(yīng)用252

7.1.1磨料水射流切割航空復(fù)合材料252

7.1.2水射流技術(shù)在航空高性能涂層修復(fù)中的應(yīng)用259

7.2水射流技術(shù)在材料表面強(qiáng)化方面的應(yīng)用261

7.2.1基于水射流的表面強(qiáng)化處理模型262

7.2.2基于水射流的表面強(qiáng)化處理實(shí)踐265

7.3水射流技術(shù)在材料成形方面的應(yīng)用267

7.3.1基于水射流技術(shù)的薄板漸進(jìn)成形267

7.3.2基于脈沖水射流技術(shù)的有模成形275

7.4磨料水射流在微電子制造中的應(yīng)用278

7.5水射流技術(shù)在醫(yī)療器械制造中的應(yīng)用282

7.5.1磨料水射流精密切割心臟修補(bǔ)支架282

7.5.2磨料水射流車(chē)削加工骨連接螺釘287

參考文獻(xiàn)292

第8章水射流技術(shù)在軍工國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用

8.1水射流切割軍事用途高爆彈藥的安全性評(píng)估294

8.2磨料水射流拆除海軍廢舊炮彈298

8.3水射流技術(shù)銷毀生化武器301

8.4水射流技術(shù)掃雷303

8.5水射流技術(shù)洗消裝甲運(yùn)兵車(chē)放射性污染309

參考文獻(xiàn)314 2100433B

該書(shū)對(duì)水射流技術(shù)的理論及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用做了較全面的論述。全書(shū)共分八章，第1章水射流技術(shù)概論，主要講述水射流技術(shù)原理、水射流技術(shù)發(fā)展歷程、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)以及水射流技術(shù)的應(yīng)用；第2章講述純水射流技術(shù)理論基礎(chǔ)、系統(tǒng)組成、水射流結(jié)構(gòu)特征與基本參數(shù)、水射流打擊力模型和水射流沖擊破壞理論；第3章講述水射流打擊力增強(qiáng)技術(shù)，包括減阻液水射流、空化水射流、脈沖水射流、磨料水射流等技術(shù)；第4章涉及磨料水射流切割技術(shù)，包括磨料水射流切割的一般特征、磨料水射流切割過(guò)程中的溫度分布、磨料水射流切割工藝參數(shù)、磨料水射流切割理論等；第5章涉及磨料水射流精密切割控制技術(shù)，包括磨料水射流精密切割表面質(zhì)量控制技術(shù)、磨料水射流精密切割幾何精度控制、磨料水射流精密切割的運(yùn)動(dòng)控制和磨料水射流精密切割的優(yōu)化處理技術(shù)等；第6章涉及磨料水射流精密特種加工技術(shù)，包括磨料水射流精密切割厚材料、磨料水射流精密鉆孔加工、四軸聯(lián)動(dòng)精密切割加工異形零件、磨料水射流車(chē)削加工、磨料水射流銑削加工、磨料水射流超精密磨削加工和磨料水射流拋光技術(shù)等；第7章介紹了水射流技術(shù)在機(jī)械工程中的典型和創(chuàng)新應(yīng)用；第8章介紹了水射流技術(shù)在軍工和國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用。

該書(shū)可以作為從事水射流技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)及其他相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)，也可以作為高等院校本科生、研究生開(kāi)設(shè)相關(guān)課程的教學(xué)參考用書(shū)。

本書(shū)運(yùn)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言闡述了高壓水射流技術(shù)的理論基礎(chǔ)、測(cè)試手段和數(shù)值模擬等多個(gè)方面的內(nèi)容,同時(shí)對(duì)水射流技術(shù)應(yīng)用實(shí)例、受水射流沖擊的材料分析、超高壓水射流等交叉學(xué)科內(nèi)容和學(xué)科前沿內(nèi)容進(jìn)行了專門(mén)闡述。內(nèi)容包括射流技術(shù)、射流基本理論、水射流的研究方法、三種水射流類型和超高壓水射流。

前言

第1章射流技術(shù)1

1.1射流的分類3

1.2水射流技術(shù)的發(fā)展6

1.3水射流技術(shù)的工程應(yīng)用8

1.4影響水射流技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素10

第2章射流的基本理論13

2.1射流的流體動(dòng)力學(xué)特征13

2.2層流射流理論解析17

2.3湍流射流理論解析21

第3章水射流的研究方法27

3.1水射流系統(tǒng)28

3.2PDPA技術(shù)30

3.3PIV技術(shù)35

3.4高速數(shù)碼攝像技術(shù)和PLIF技術(shù)36

3.5殘余應(yīng)力與表面輪廓檢測(cè)技術(shù)41

3.6與水射流相關(guān)的無(wú)量綱數(shù)46

3.7數(shù)值模擬的應(yīng)用48

第4章三種水射流類型52

4.1圓柱水射流52

4.2扇形水射流58

4.3中心體自由水射流69

4.4中心體自由水射流的啟動(dòng)過(guò)程80

4.5中心體淹沒(méi)水射流82

4.6中心體噴嘴射流的數(shù)值模擬89

4.7空蝕的研究97

第5章超高壓水射流104

5.1超高壓水射流基本流動(dòng)特征104

5.2超高壓水射流的速度分布110

5.3噴嘴流道內(nèi)的磨損113

5.4高壓磨料射流114

5.5超高壓射流的數(shù)值模擬124

5.6超高壓磨料射流沖蝕固體壁面的數(shù)值模擬132

第6章高壓水射流的工程應(yīng)用142

6.1水射流的強(qiáng)化作用143

6.2高壓水射流在清洗作業(yè)中的應(yīng)用148

6.3高壓水射流在切割方面的應(yīng)用152

參考文獻(xiàn)1602100433B

高壓水射流技術(shù)以水射流為中心，集泵、閥、密封、液壓、自

動(dòng)化控制等多學(xué)科為 體，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門(mén)的清洗、除銹、

切割等作業(yè)。

本書(shū)分為基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)研究、應(yīng)用發(fā)展三個(gè)部分，著重總

結(jié)了高壓水射流技術(shù)的設(shè)計(jì)新思路、試驗(yàn)新成果、成套新裝備、應(yīng)

用新經(jīng)驗(yàn)，以大量篇幅介紹了高壓水射流成套設(shè)備及其各個(gè)部件

的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、水射流技術(shù)的各種應(yīng)用實(shí)例，還介紹了

提高水射流性能的新方法、運(yùn)行與安全以及水射流設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)等。