数值模拟水射流切割岩石7种模型.docx

1. Crow切割理论（1973）Crow在实验的基础上，提出了 “液力切割岩石通用定律”Crow的这种理论与Wilkeson 砂岩、红色花岗岩及白色花岗岩中测得的结果吻合较好，而对渗透性较高的砂 岩不太符合该定律指出，切槽深度按下式变化J • (P — P )0 cT0式中 h 切槽深度；（0〜11mm）J 横向移动次数；（与移动速度和时间成正比，试验中0〜60）P0 ———射流压力；⑵〜13°MPa）P 临界射流压力；（由岩石类型决定，9〜38MPa）cT 0———岩石的剪切强度；（10〜110MPa，常取35MPa〜60MPa）d 喷嘴直径；（0.76mm）0v ―――移动速度； （0.25〜5m/s）c ―――理论移动速度 （不详）0 该理论认为，当射流的移动速度接近无穷大时，切割面积形成的速度达到最大值（hu）此极限等于：max2 Kd p （hu）二 00 （1 — e-％ ・％） max qfp gT式中 f 岩石孔隙度；（0〜12%）g 岩石颗粒直径；（0.039〜1mm）K 岩石渗透性系数；（0.098〜0.4510-3卩m2 ）耳 液体粘度；（0〜1.7cP,通常取1.005cP）卩 粗糙孔穴表面库仑摩擦系数；（估为0.4〜1）W9 0 射流冲击角。

^2 ~兀）《水射流理论与技术》P3342. Rehbinder （雷宾德）切割岩石理论（1977）Rehbinder根据假设条件，提出了他的切割岩石理论该理论结果比砂岩一般要大, 比花岗岩要小，适用于可渗透细颗粒岩石假定条件是切槽底部存在着滞止压力 p ， 0 它的表达式是：式中 0 经验系数；（不详）D 切槽宽度；（0〜10mm） h 切槽深度；（0〜60mm）P 射流滞止压力0〜200MPa,不太准确）r该理论认为’当射流滞止压力超过临界压力（P°>P^）时’切槽深度公式为:—二 100ln(1 + 0KP 0)D plD式中 1 岩石颗粒平均直径；（0.014〜0.25mm）T 射流作用时间；（无限制）卩 水的动力粘度；（0.284〜1.792cP,常温取1.005cP）K 岩石渗透率0.098〜0.4510-3 pm2 )式中 T = ndvn 移动次数（不确定）d 喷嘴直径（1.3mm）v 横移速度不详，考虑取5m/s）由上述可得,最大切槽深度为：max=100ln(P0；)th《水射流理论与技术》P3363・Hashish切割方程式（1978）Hashish M提出了一个适用于多种材料的通用切割方程式。

公式如下:pv 2式中 Z 切割深度；（0〜250mm,通常取220mm）d 喷嘴出口直径；（0.6〜3mm,通常取为1.5mm）no 压缩屈服极限；（30〜170MPa）yv 射流速度；（0〜600m/s）p ――密度；（1 gcm3）C 液动力摩擦系数；（估为0.4~1）fu 进给速度；（不详）耳 阻尼系数估为0.2〜0.9）《水射流理论与技术》P3374． 苏联 尼克诺夫切割公式 尼克诺夫根据煤矿实际生产中的数据，提出了他的射流切割岩石公式该公式只适用 于煤层，与实际数据有较好的吻合性公式如下：式中 K 取决于岩石强度的系数（不详）p 射流压力（0〜140MPa）p 射流切割临界压力（20MPa〜30MPa）tv 喷嘴横移速度（0〜8m/s）t5． Matsumoto 切割公式该公式只适用于砂岩和花岗岩公式如下d 2.5 v 2.2h 二 0.19 0 jL0-22 V 0.38 tc式中 h 切槽深度；（0〜15mm）v 射流出口速度；（0〜300m/s）jd0 喷嘴直径；（1~5mm）v 喷嘴横移速度；（mm/s）tL 喷 矩 （8 〜80mm）；岩石的抗压强度；（2e11〜E貲m2）6・莫尔（Mellor）切割公式该公式适用于冻土和冰。

公式如下：h = h [1 - e（-Kp2扌）]0式中h 切槽深度；（0~15mm）h0 移动速度为0时的切深；（估为10mm）u 喷嘴横移速度；（0〜10m/s）d 喷嘴直径；（0.5〜5mm）0K 与岩石有关的常数；（不详）P 喷嘴出口压力10〜120MPa）7． 弗兰克切割公式该公式适用于铜矿层公式如下：hpv（ ）0.7 （亠）0.2D 113 vt式中d 喷嘴直径；（0.5〜5mm，—般取为2mm）h 切槽深度；（0〜20mm）p 喷嘴出口压力；（10〜150MPa）v j ―――射流速度； （0〜500m/s）vt ―――喷嘴横移速度 （0〜20m/s）。