气液两相动能发生器试验研究(4)
水射流技术是近几十年发展起来的一门新技术，其应用日益广泛。目前已在煤炭、石油、冶金、航空、建筑、交通、化工、机械、建材、市政工程、水利及轻工业等部门应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。应用范围主要有以下五个方面：（1）工业切割；（2）挖掘、开采和钻探；（3）岩石切割和掘金；（4）表面清洗；（5）材料破碎。本课题主要研究方向是利用含能材料燃气推动高压射流向地下掘进。
水射流的应用起源于采矿业。早期利用水射流冲洗矿石中的泥土，蓄水运送并筛选矿石和直接用水射流冲刷煤层。由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变，前者是低压大流量，后者则是高压小流量。30年代已开始用水射流采煤。开始时是用10MPa以下的水射流冲采中硬以下煤层，至70年代已发展到用20-30MPa水射流慢速切割煤体，再后来就是高压至100MPa、超高压[ ]大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。
只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门，这已成为人们的共识。20世纪70年代，高压水清洗和超高压水切割在同步发展。80年代，高压水清洗已日趋完善，普及应用。自1972年在美国Ingersoll-Rand公司的Mc Cartney Manufacturing 公司诞生了第一台400MPa的水切割机，继之美国Flow Industries 公司的水切割机（350MPa、3.51L/min）问世，超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。尤其在80年代末、90年代初期这类所谓水刀设备已经批量化、商业化，而且以机械手控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。
水射流技术在向高压方向发展的同时，70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向，即从单一提高水射流压力的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。这就有了脉冲射流、高温射流、磨料射流和摆振射流。这些射流与同等压力下的普通连续射流相比，显然大大提高了作业效率。80年代以来，磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展，将高压水射流技术推向了一个新的阶段。水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的平面型谱。高压水射流技术技术的应用范围也由单纯的采矿业扩大到石油、化工、轻工、航空、建筑、冶金、市政工程和医学等领域。
中国水射流技术的研究是从本世纪70年代开始的，经过20多年的研究和实践，目前主要研究特点是水射流研究进一步深化，磨料射流、气水射流、空化射流和自激振动射流等新型射流发展很快。射流介质由普通工业用水发展为磨粒水两相介质、钻井液及减阻液等非牛顿流体。
2 水射流分类
不淹没射流
流入气体中的液体射流，称为不淹没射流。大气中的水射流由于紊动掺气，沿射流方向，依次分为紧密部分、破裂部分和分散部分。
水竖直射流所能达到的高度He小于喷口的总水头H，两者之间的关系用下列公式表示
He＝H/（1+ΨH）；Ψ＝0.00025/（b+1000b3）式中 b为喷口直径。射流紧密部分高度Hd可按下式求出
Hd＝βHe
β根据试验决定,随He的增大而减少，当He在7～30米之间时，β约在0.84～0.72之间。
淹没射流
流入相同介质中的液体射流，称为淹没射流。淹没射流与周围静止介质发生动量和质量交换，卷吸附近介质随射流一同流动,流量不断增加,流速不断减小和均化，横断面不断扩大。淹没射流可分为两个部分。保持射流出口流速v0不变的部分,称为射流核心。因卷吸与掺混作用流速小于v0的部分，即射流核心与静止液体之间的部分，称为射流边界层。沿射流方向从出口断面至射流核心开始消失的所谓过渡断面，称为射流初始段；过渡断面以后的部分，称为射流主体段。