【摘 要】
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我国煤层低渗难抽的特点掣肘着煤矿的高效抽采与安全生产。相比于传统水射流,气液两相射流技术在破煤及冲蚀效率等方面均有明显优势。但其流场结构较为复杂,破煤效果影响因素较多,导致该技术尚处于实验阶段。本文为揭示高压气液两相射流流场冲击动力特性,搭建了高压气液两相射流实验平台,借助高速摄像进行了两相流流型与射流结构研究,采用数值模拟对两相流速度场与体积分数进行分析,探明了两相流的流场特征;开展了两相流打击
【基金项目】
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国家自然科学基金（52174187）； 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目（2020-TD-MS003）；
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我国煤层低渗难抽的特点掣肘着煤矿的高效抽采与安全生产。相比于传统水射流,气液两相射流技术在破煤及冲蚀效率等方面均有明显优势。但其流场结构较为复杂,破煤效果影响因素较多,导致该技术尚处于实验阶段。本文为揭示高压气液两相射流流场冲击动力特性,搭建了高压气液两相射流实验平台,借助高速摄像进行了两相流流型与射流结构研究,采用数值模拟对两相流速度场与体积分数进行分析,探明了两相流的流场特征;开展了两相流打击力分布实验,得出其打击力分布规律;进行了冲蚀试块实验,优选出了最佳射流搭配方案。具体的研究成果如下:（1）气压与水压共同控制着掺混后的两相流流型,随着水压与气压差的减小,两相流依次呈现泡状流、塞状流、弹状流、环状流。气液两相射流结构具有时空变化特征,水压气压差越小,射流结构变化越迅速。（2）高压气液两相射流具有间歇脉冲特性,其打击力与打击面积变化幅度较大,与水射流相比具有节水、冲击频率高、冲蚀体积大、“水垫效应”弱等优点。（3）水压气压差、掺混器与喷嘴影响两相射流的冲击动力特性。两相掺混后管内流型为塞状流、掺混器角度为0度、喷嘴为直径3mm锥形喷嘴时,高压气液两相射流打击和冲蚀效果最佳。
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