1.高壓射流沖擊剛壁的流場(chǎng)分布

高壓射流清理材料表面過程的流場(chǎng)按其流動(dòng)性分成3個(gè)區(qū)域，自由射流區(qū)、沖擊區(qū)和壁面射流區(qū)，自由射流區(qū)內(nèi)，射流受壁面的影響非常小，因此可以認(rèn)為該區(qū)域的流動(dòng)性與自由射流相同，在沖擊區(qū)射流急速改變方向，由軸向流動(dòng)變?yōu)閺较蛄鲃?dòng)，并且存在極大的壓力梯度。該區(qū)域是引起壁面發(fā)生彈塑性變形，甚至塑性去除、脆性去除或斷裂的集中區(qū)域。壁面射流區(qū)的流動(dòng)速度減弱，而且相對(duì)平穩(wěn)，因此一般不會(huì)發(fā)生避免材料變形或去除。

2.高壓水射流試驗(yàn)系統(tǒng)

為研究高壓水射流與高壓磨料射流對(duì)剛壁沖擊力的分布規(guī)律，設(shè)計(jì)了高壓水射流測(cè)力系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括高壓射流系統(tǒng)、測(cè)力系統(tǒng)與電控系統(tǒng)3個(gè)部分。高壓射流系統(tǒng)由高壓栓塞泵、水箱、過濾器、調(diào)節(jié)閥、單向閥、壓力表、節(jié)流閥、溢流閥、噴頭等組成：測(cè)力系統(tǒng)由測(cè)力臺(tái)、測(cè)力傳感器、數(shù)顯表、采集卡、PC端等組成，電控系統(tǒng)主要是通過變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)施變頻控制。試驗(yàn)時(shí)，把設(shè)置靶距參數(shù)，選定測(cè)力臺(tái)，開啟高壓射流系統(tǒng)，通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)水壓至設(shè)定值，由PC端采集記錄工作臺(tái)下的沖擊力值。測(cè)力臺(tái)承受射流沖擊的面積為圓形，由N個(gè)圓盤構(gòu)成，按照面積從小到大進(jìn)行編號(hào)，其直徑為 7（N+1）mm，N∈（1,2…21），由標(biāo)準(zhǔn)1kg砝碼對(duì)照數(shù)顯表進(jìn)行標(biāo)定，利用兩相鄰圓盤的射流沖擊力的差值，確定其各階段沖擊力值。

3.射流沖擊剛壁的壓力分布

選定140mm靶距，下圖為試驗(yàn)獲得的在不同系統(tǒng)壓力下純水射流和磨料射流沖擊剛壁壓力隨徑向距離變化關(guān)系（多次試驗(yàn)的平均值）由圖可知，隨徑向距離增加，在1階沖擊力值（偏離中心位置7mm）后，沖擊壓力急速降低，是一非單調(diào)遞減的階梯函數(shù)，連接各階中點(diǎn)位置，可視其為具非單調(diào)負(fù)指數(shù)下降規(guī)律（負(fù)指數(shù)函數(shù)和低幅諧波函數(shù)的疊加），而非切割小口徑噴嘴射流形成的近似高斯分布規(guī)律。壓力急速下降的負(fù)指數(shù)關(guān)系是由于射流在沖擊區(qū)沿徑向改變方向后射流速度的耗散，導(dǎo)致非單調(diào)下降的低幅諧波變化尚待進(jìn)一步的理論和試驗(yàn)研究。系統(tǒng)壓力增加，射流壓力增加，呈正相關(guān)變化關(guān)系，但對(duì)射流壓力的總體分布規(guī)律影響很小，磨料射流呈除相應(yīng)的沖擊壓力增加外，其分布規(guī)律基本有純水射流一致。

4系統(tǒng)壓力和靶距對(duì)射流沖擊剛壁的影響

下圖給出了純水和磨料射流在不同系統(tǒng)工作壓力和靶距的情況下，最大沖擊壓力（中心位置）的比較。

在靶距不變的情況下，無論純水還是磨料射流嗎，其沖擊壓力與系統(tǒng)壓力呈正相關(guān)，不同的是純水射流在靶距140mm時(shí)，射流沖擊壓力明顯大于其余3個(gè)靶距（170mm，200mm，230mm）的沖擊壓力，且后3個(gè)靶距的沖擊壓力相近，而對(duì)于磨料射流，其沖擊壓力隨靶距增大，近似等速率降低，呈負(fù)相關(guān)變化。

5.磨料強(qiáng)化效果分析

磨料射流和純水射流的對(duì)比試驗(yàn)表明：在一定條件下，磨料的加入對(duì)射流沖擊壓力有顯著的強(qiáng)化效果，這是由于磨料射流為二相流沖擊，其密度遠(yuǎn)大于純水射流的緣故。V=(Pa-Pw)/Pw其中Pa為磨料射流沖壓力；Pw為純水射流沖擊壓力。