磨料水射流目前被广泛应于石油、煤炭、机械等行业。磨料水射流因磨料颗粒的加入方式不同分为前混合和后混合磨料水射流,后混合磨料射流因磨料颗粒加速时间短,颗粒无法进入流体中心加速,不能与水充分混合,前混合磨料水射流加速效果好,工作压力低,冲蚀性能优越,但前混合磨料水射流因无法连续加砂限制了它的发展及应用。本文提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料形成连续磨料水射流的新思路,即:高压水从射流泵喷嘴喷出而形成的真空卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,与水混合后进入喉管和扩散管,通过高压胶管从切割喷嘴喷出,形成连续磨料水射流。论文基于射流泵技术理论,设计出连续加砂磨料射流系统;通过数值模拟优化磨料射流连续加砂系统的结构参数;利用EDEM-FLUENT固液两相流数值模拟方法计算系统中磨料的加速效率;通过实验研究测定了连续磨料射流系统的压能损失与吸砂速度。研究成果如下:(1)提出新型连续加砂磨料水射流系统,揭示其形成机理。论文基于射流泵技术理论,对连续磨料射流系统的结构组成和工作原理进行研究,设计出射流泵、切割喷嘴等,并理论计算出连续加砂磨料射流系统的结构参数及取值范围:喉管直径d2=2d1,喉管长径比为5~7d2,扩散管长Ld=6(dc-d2),喉嘴距Lc=1.5d1。(2)优化出连续磨料水射流最优结构参数,揭示磨料入口负压及切割喷嘴端静压随面积比M(切割喷嘴面积/射流泵喷嘴面积)变化下磨料入口和切割喷嘴端压力的变化规律。根据理论计算结果,结合水射流切割实际情况,利用fluent软件模拟计算磨料入口、混合腔、喉管、切割喷嘴内的流场,通过正交试验进一步优化磨料射流连续加料系统的运行参数和结构参数;不同面积比M下磨料入口和切割喷嘴端压力的变化规律,结果表明两者随M的变化成矛盾的关系,曲线相交点M=5是磨料射流和物料输送划分的关键点。(3)研究了磨料颗粒在系统中的加速机理。利用EDEM软件,建立磨料颗粒与水的固液两相耦合数值模型,结果表明,磨料颗粒从磨料入口进入混合室,在混合室内不规则运动后进入喉管进行第一次大加速,进入扩散管后,随流场减速在管内减速,最后通过切割喷嘴加速,切割喷嘴出口磨料颗粒速度达到129m/s(切割喷嘴出口流场中心速度158m/s)磨料加速效率达82%,远高于后混合磨料射流。(4)加工不同尺寸射流泵及切割喷嘴,通过室内实验对磨料射流连续加料系统的压力损失测定及加砂稳定性测试,最后进行磨料射流切割对比实验,通过能耗计算得出连续加砂磨料射流在几种混合方式中能耗性能最优。此系统去掉高压容器后,系统体积小,结构简单,实际应用中能满足煤矿、隧道等小空间连续切割作业的要求。