高壓水射流對(duì)物體表面的清洗機(jī)理是十分復(fù)雜的。一般認(rèn)為，水射流清洗是射流對(duì)被清洗物體表面污垢的破壞和沖刷的結(jié)果[54]。其對(duì)物體表面結(jié)垢層的清洗主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： （1）高壓水射流對(duì)基體表面結(jié)垢層材料的軟化； （2）水射流在污垢表面的穿透和滲透，導(dǎo)致結(jié)垢層裂紋擴(kuò)展，加速垢層的破碎（3）高壓水射流作用于基體表面的剪切力使被清洗物體表面結(jié)垢層破損； （4）高壓水射流作用于物體污垢層表面的切力和拉力將會(huì)對(duì)對(duì)其造成脆性破壞； （5）高壓水射流對(duì)物體表面的沖擊會(huì)造成剝離作用。 高壓水射流對(duì)基體表面的清洗作用可以認(rèn)為是兩方面效果的影響。其中之一是射流對(duì)基體表面的破碎過程。當(dāng)水流對(duì)基體表面污垢層產(chǎn)生滲透時(shí)，會(huì)對(duì)污垢的內(nèi)部細(xì)小顆粒施加壓力，當(dāng)滲透水施加的壓力比顆粒之間的引力更大時(shí)，垢層會(huì)產(chǎn)生裂紋并且逐步擴(kuò)散，后續(xù)的射流又直接起壓縮、剪切作用，從而完成了對(duì)壁面污垢層的清洗。在這個(gè)過程中，水的滲透作用是起決定性作用的[55]。二是由于水壓的存在，而對(duì)污垢層造成破碎應(yīng)力的過程。破碎應(yīng)力的產(chǎn)生主要是由于直壓縮和剪切力。當(dāng)垢層的強(qiáng)度極限無(wú)法承受應(yīng)力時(shí)，該破碎應(yīng)力就會(huì)使垢層產(chǎn)生裂紋，最終在連續(xù)射流的作用下剝落。
此外，在噴嘴中由于空化效果產(chǎn)生的空化泡也是造成有效清洗的原因。通過注氣系統(tǒng)，能夠有效降低射流中的空化數(shù)，使之達(dá)到超空化效應(yīng)。超空泡的形成一方面能夠有效降低射流在管道中的阻力，另一方面，由于超空泡本身的空化效應(yīng)造成的空蝕破壞也能對(duì)管道壁面進(jìn)行清洗。
空化射流的清洗過程較為復(fù)雜，目前還無(wú)法準(zhǔn)確的對(duì)其全過程進(jìn)行描述，只能借助某些簡(jiǎn)化模型進(jìn)行研究。 空化的機(jī)械作用理論認(rèn)為，由于空泡在管道壁面潰滅導(dǎo)致了物體表面的破壞，這種潰滅會(huì)產(chǎn)生高速微射流和沖擊波，對(duì)管道壁面造成強(qiáng)大的沖擊。這種潰滅方式在空化射流中有兩種情況[56]。 （1） 空化泡在壓力梯度下的潰滅 空化泡產(chǎn)生于射流噴嘴中，并隨射流運(yùn)動(dòng)。如圖，由于空泡兩端存在壓力差，導(dǎo)致其一端壁面被擠壓變扁，最終兩壁相靠，空泡破裂。液流在與空化泡運(yùn)動(dòng)方向相反的一方，以高速微射流形式穿過分裂后的球泡。這種空泡的破裂方式存在于液體流動(dòng)過程中，并且微射流的方向與空泡運(yùn)動(dòng)方向相反，破裂作用離被沖蝕物體表面較遠(yuǎn)，因此，這種破滅造成的破壞與沖蝕作用比較小。
（2）空化泡在近壁面附近的破裂 如圖，當(dāng)球形空化泡運(yùn)動(dòng)到壁面附近時(shí)，空化泡與壁面之間存在液流的橫向流動(dòng)，使空泡在靠近壁面的一端所受到的液壓低于較遠(yuǎn)的一端，因此遠(yuǎn)端壁面向內(nèi)凹進(jìn)，直到近壁被穿透，此時(shí)原來的空泡分裂成兩個(gè)氣泡，在兩個(gè)泡之間就形成了速度很高的微射流。這種破裂形式產(chǎn)生的高速微射流方向是指向壁面的，因此其沖蝕力很強(qiáng)。 這種形式的破滅所產(chǎn)生的微射流即是認(rèn)為的超空泡高壓水射流清洗的機(jī)理之一
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