气体喷射Coal-Breaking行为:一个椭圆破碎理论模型

文摘

煤层气(CBM)是一种清洁能源和已经恢复了在过去几十年世界各地。气体动力学灾害是主要的灾难爆发煤炭、和甲烷排水过程中有着重要的作用,消除这种危险。作为一个高效的技术,气体喷射广泛用于煤层气开发和甲烷排水。在这部作品中,完整的撞击过程煤岩压裂的超音速气体射流进行了研究。了解飞机参数如何影响煤岩压裂的结果,提出了椭圆破碎理论模型。此外,实验室实验旨在检验该模型,和四个关键参数影响压裂效果进行了研究。单调变化的结果表明,不同的理论价值,也有一个转折点在实验在某些参数值的变化。考虑到腐蚀坑的深度和半径的影响,岩石破碎效果更好的马当喷嘴大小是2.75。最优目标距离为30毫米,和气体喷射压力的影响应该不断提高以达到特定的岩石破碎效果的影响下飞机。

1。介绍

煤层气(CBM)是一种清洁能源和已经恢复了在过去几十年在世界各地(1- - - - - -4]。煤矿而言,甲烷是矿井灾害尤其是对突出矿井的主要原因(5- - - - - -7]。因此,甲烷排水消除气体爆发中扮演着重要角色。提高煤层气恢复或排水效率,提出了水射流技术和已被证明是有效的8- - - - - -12]。然而,在低渗透软煤层,水射流技术的使用频繁会导致井眼的崩溃和气体解吸的居住13- - - - - -16]。因为使用气体射流断裂的煤可以有效地避免这些问题,越来越多的受到关注气体射流技术。

气体射流技术广泛应用在玻璃切割、打眼,和冷却17- - - - - -19]。小森等。20.)提出了超音速气体射流技术基于拉伐尔喷嘴。Frendi和棕色(21]研究了超音速冲击射流的流动结构和表示之间的强相互作用的声波冲击板和喷气羽。由于高压气体射流冲击力高,它已经扩展到近年来煤和岩石的断裂。库特和Fairhurst22)进行研究的高压气体冲断裂前,他们提出,沿法线方向的压力分布的岩石断裂时可以在岩石中产生的高压气体冲击岩石材料。哈根(23)提出了“气体楔效应”通过比较动作形式的高压气体与水射流的机理。先前的研究的基础上,尼尔森et al。24)建立了一个模型的高压气体冲断裂。Eslamian et al。25]研究超音速气体射流的破碎作用在圆柱脆性石膏矿床。发现两个喷射角度和沉积物硬度可以影响粉碎效率。刘等人。26- - - - - -29日)提出了高压磨料气射流技术对煤炭破碎和系统地研究应力波效应,磨料的磨损机制喷气侵蚀,和喷嘴压力的影响比率的脉动频率空气喷气机。Ranjith et al。30.]研究了影响磨料加速气体质量流量的飞机。他们发现,压力也很重要。质量流量增加时,磨料加速距离和时间减少。

先前的研究主要集中在优化喷嘴结构和喷射参数提高煤岩压裂的效率(25,28]。然而,高压天然气喷射煤炭断裂是一个持续和全面的过程包括高压气体的运输管道,高压气体在空气中自由发展的媒介,最后煤炭打破。研究人员主要集中在最后阶段煤打破喷射冲,整个连续的过程,研究气体射流冲击煤和岩石的相对少见。此外,对于研究高压气体射流的损伤特点,缺乏相应的标准煤炭打破煤气灯的火焰。因此,在这项工作中,高压气体喷射系统的全部过程,并提出了一种数学模型。超音速喷气碰撞实验室实验旨在检验该模型和四个关键参数影响压裂结果测试,包括喷气压力、目标距离、喷嘴大小和煤和岩石的强度。本研究旨在丰富天然气喷射煤炭断裂理论,为煤层气的开发提供一些指导和矿井瓦斯灾害的预防。

2。数学模型,完整的超音速气体射流冲击进展

对于一个完整的碰撞系统,考虑到风险的高压气体,空气压缩机和高压气体储罐被放置在一个地下室,然后高压空气通过管道到达喷嘴煤和岩石断裂。系统显示在图1。引入数学模型,完整的超音速气体射流撞击的进展。

2.1。流模型的高压气体管道

气体的粘度应考虑管道的机械能量平衡公式计算气体,也就是说,必有阻力损失的公式:

管道中的气体流动时,体积流率和平均流速变化沿管的长度,和管道的阻力损失单位长度也必须改变沿管的长度。公式(1)更改为下面的微分形式: 在哪里 具体体积的气体(m³/公斤),管长度(米),管径(m),摩擦系数是一个函数的和 ,我们有

对于相同管径运输,因为质量流率是一个常数沿管长度,只是与气体的温度有关。因此,可以被看作是一个常数沿长度的管流过程和等温流或温度变化不大: 在哪里质量流量(公斤/ S),是管的横截面积(m²):

对于等温流,等于常数。用方程(5)方程(2),我们可以得到

如果压降管很小,第一项的动能差方程(6)可以被忽略。在这种情况下,方程(6)是特殊形式的能量方程不可压缩流体的水平管。高压气体的运输, 较小,可以视为是不可压缩流体。完公式(6),我们可以得出以下:

的情况下 ,管道参数、管道出口压力(等于喷嘴进口压力)和压力在管道入口。因此,可以通过调整吗提供远程高压气体。

2.2。连续过程的数学模型及标准煤炭打破的喷气机

是通过喷嘴加速,提高飞机从亚音速到超音速的喉咙。然后,气体射流从喷嘴喷射到环境中。最后,超音速喷气机影响着煤壁和目标表面上形成了侵蚀坑。这个过程可分为三个部分:气体射流的加速度,气体射流的发展,气体射流的影响。

2.2.1。加速阶段的数学模型

喷嘴是影响喷射速度的关键因素。直或圆锥收敛喷嘴一般用于传统气体射流技术,和气体喷射可以达到的最高速度是音速。为了提高工作效率,普通锥形喷嘴收缩通常用于工程应用。高压气体流经收缩喷嘴后,最大只能达到一个马赫数,相当于当地声速流动的空气。在相同的外部参数下,拉伐尔喷嘴可以实现速度几次声速。收敛的喷嘴通常是由部分,喉咙部分和扩展部分。其结构如图2。

空气动力学理论表明,当高压气体流经喷嘴与已知参数,加速度取决于喷嘴后的气体状态参数、进气压力、温度和外部出口背压。当喷嘴面积的比率到喉部面积确定,加速后的马赫数可从下列公式31日]:

为了简化问题的复杂性,一个虚构的国家介绍了空气动力学的研究参考。国家空气的速度降低到零后绝对能源等熵过程从一个真正的状态叫做停滞状态对应于真实的状态。处于停滞状态,假设高压气体在喷嘴的流动过程是一维稳定等熵绝热流动。之间没有热量和功交换的气体流动和外面的世界。没有流添加或拉长,高压气体和喷嘴壁之间的摩擦将被忽略。拉伐尔喷嘴,喷嘴的超音速流流动参数可以表示的停滞状态: 在哪里气体压力,停滞状态下的气体压力,停滞状态下的气体密度,气体密度,是气体热力学温度,停滞状态下的气体热力学温度,然后呢是马赫数,它意味着什么 在哪里相应的地方空气中声速在这种状态下,可以获得来自哪里 ; 空气是气体常数,的值是287.06 J /(公斤·K);是气体热力学温度。

根据公式(8)(10),在喷嘴出口截面的流速可从公式(11)结合喷嘴入口总压,总在喷嘴出口温度,和外部在喷嘴出口背压: 在哪里是可以达到的最大马赫数下的出口喷嘴参数。

2.2.2。数学模型的发展阶段

气体射流从喷嘴喷射到环境中,直到罢工一定墙。飞机的发展特点可分为三种典型区域,即自由射流区、撞击区,壁射流区(32,33]。分区图如图3。

在自由射流区、剪切驾驶交互之间存在的外边界喷气和周围空气介质。剪切应力的存在将导致湍流的产生,导致飞机的衰减速度在轴向方向上。与此同时,它会加重空气的雾沫在喷射液体,导致射流总数的增加和不断扩大的沿径向射流截面。然而,墙上的喷气式飞机的静态压力开始上升,显示一个巨大的压力梯度,并迫使飞机简化生产快速弯曲。射流的变化从原始轴流近壁流,由驻点的存在特征和径向射流的弯曲流线。在墙上喷射区,飞机沿直径一般礼物。由于剪力墙之间的交互和空气介质,喷射速度开始衰减到零后很长一段距离驻点。

发展阶段的影响因素包括喷嘴的气体射流半径 ,喷嘴板的距离 ,入射角 ,和喷气初始速度 为了方便分析,一个直角坐标系( , )建立了射流流场分析的自由射流区和撞击区,和坐标系统( , )用于分析撞击区和壁射流区,如图4。

轴向压力的飞机被定义为 。柏林墙驻点压力和压力和 ,分别。代表了喷射速度的最大价值在方向的横截面。代表了流体的径向长度尺寸截面的速度 在自由射流部分。据分析,从停滞点,增加而增加的到最大值。然后,速度降低并趋向于零远离湍流射流轴由于与周围的空气混合介质。在自由射流区,轴向速度和径向长度可以表示如下: 在哪里 ;它的动量通量喷嘴部分。

在冲击区,喷射速度 ,部分的长度尺寸 ,和压力分布存在如下:

利用量纲分析和引用相关研究结论在类似的领域34,我们建立如下:

自由射流区,以下可以得到:

根据联立方程(14)和(17),可以获得以下结果:

基于压力的分析射流撞击区,结合方程(16),在驻点压力值可以得到如下:

根据联立方程(16)和(19),可以获得以下结果:

当射流影响着煤,墙上的压力分布从射流轴如下:

联立方程(19)和(21),撞击的内壁的压力区有以下在驻点与压力的关系:

根据结论Beltaos和拉贾拉特南的工作(35),方程(22)可以写成:

压力分布的射流作用于煤的墙壁的身体直接关系到飞机破坏煤的可行性。的喷射速度和喷射压力冲击区分析如下:

方程(25)可以使用以下写的连续性方程:

当是0,喷气机轴的方向,我们有什么

治疗的积分方程(28)如下:

结合方程(15),轴向速度分布的射流可以写成:

结合动量守恒定律,在驻点压力值可以表示如下: 在哪里 ,可以设置为0.13 (34]。

在碰撞区,假设湍流射流撞击造成的现象和天然气粘度效应可以忽略,我们有

结合方程(20.)和(24),的速度分布墙面的方向可以得到如下:

2.2.3。阶段的数学模型的影响

理想弹塑性材料破坏过程不同于弹塑性断裂理论(36)和锻造挤压理论(37]。这是因为煤是一种脆性材料具有双重介质裂缝和孔隙的特征。当瞬时射流影响着煤炭在一定的动能,瞬间喷射速度迅速降低,产生一个压力梯度,并产生一种爆破冲击波。与此同时,它强烈影响煤的能源压力,破坏煤壁和导致的形成一个塑料压缩粉碎区。爆破冲击波的作用下,煤岩体内产生压力波。拉力作用下的应力入射波和自由表面反射波,煤岩体是在一定程度上受损。煤岩体内的粒子是脱臼。与此同时,媒介单位无关地伸展和径向压缩,导致进一步的一代的初始径向裂纹。

鉴于高粘度液体水不同于高压气体喷射在连续波影响损害休息区域的形成和初始裂纹,裂纹内的低粘性气体流动快速空间。压力对裂纹的影响(图5)遵循准静态压力分布的规律,可以约等于飞机的压力作用下的滞止压力38]。准静态压力促进初始裂纹扩展,扩展,和沟通,它生成一个十字裂缝网络煤体内。如果气体的拉应力骨折超过抗拉强度极限的煤炭质量,煤炭的身体将被摧毁和煤颗粒会脱落,形成一个塑料失败区集中在喷气机轴,形成侵蚀坑。入口的高压气体在这些裂缝扩张后逐渐减少,和裂缝开裂时,压力下降,不足以支持进一步的裂纹扩张。

因为气体的准静态压力的作用时间远长于冲击波,人们普遍认为,在气体射流撞击在岩石破坏的阶段,准静态压力失败是主要部分,和拉伸断裂应该在煤矿气体射流冲击的主要机制的形成。

煤与喷气机行动表面上,破碎核心和扩展的应力集中裂纹由飞机滞止压力和诱导压力。煤故障判据可以定义由以下公式: 在哪里是正常的压力作用于裂缝。是引起拉应力产生和发展的作用下射流的影响。它可以被理解为喷气的滞止压力和诱导压力取决于飞机的特点影响和裂纹的几何形状。

考虑到无限板受到的垂直影响高压气体喷射(如图5),压力分布沿法线方向的墙 。柱坐标系中的应力分布可以表示如下:

在方程(36)),径向距离吗 - - - - - -轴。方程代表对象的压力在任何时候由正常压力的存在。当压力应用对象是已知的,正常压力引起的应力可以通过集成。当喷气式影响着平板墙表面,有一个点表面的面板。和和点对点的切线方向 ,分别。使用叠加原理 ,如下:

方程的两个公式(37)分为本地术语和非局部项 。当地的词可以表示如下:

上述方程的分析显示的值是非常小的,右边的值方程非常小,除了价值近点 。自点周围的压力分布大约是不明显,认为点的压力等于 。在这种情况下,压力不受影响。通过积分方程(37),我们可以获得以下:

通过整合上述公式在小半径(当一个圆被设置为 ),我们可以得到如下:

当趋于0时,有

外地阶段,有

考虑到外地阶段的价值比这小得多的当地的阶段和外地的价值阶段逐渐消失在它接近轴方向,只有当地的术语通常被认为是。结合局部应力失效准则和当地条件,喷射压力之间的关系和泊松比和抗拉强度煤体内的拉伸失效准则下煤的身体将建立如下:

2.2.4。标准识别煤的分断能力和侵蚀坑由气体射流特性

结合数学模型,说明了煤的持续的过程气体射流断裂,当喷气压力大于临界失效压力的煤炭,侵蚀洞形成。在结合方程(9),(11),(32)和(43),判断的标准气体射流可以打破煤可以获得: 在绝热系数1.4空气,气体常数吗是287.06 J /空气(公斤·k),喷嘴出口的部分区域,是初始喷射的影响距离,和其他相关参数被定义为方程(9)。气体停滞的比例参数对静态参数定义如下:

简化后的方程(44),我们可以获得以下:

当煤粒子侵蚀,被一架飞机,飞机距离的影响逐渐增加,在驻点压力值逐渐降低。当压力小于煤岩体的压力严重故障,飞机是不足以破坏煤的身体。喷嘴几何参数的前提下,气体状态参数,和煤的力学参数是已知的、确定的初始影响距离飞机,而且飞机侵蚀形成的孔的轴向深度可以得到以下公式:

的径向压力分布的射流影响煤炭,当压力大于临界失效压力,腐蚀孔的半径在相应的影响距离可以计算如下: 在哪里代表墙的致命失效压力作用下的射流的影响,和代表了在驻点压力值下距离的影响 。

它可以看到从方程(48)和(49),除了环境因素外,气体的coal-fracturing能力可能还受射流压力、目标距离、喷嘴半径,和煤炭的力量。

2.3。在喷嘴出口质量流量

根据连续性方程的气体稳定流动,气体的流量通过喷嘴的任何部分都是一样的。然而,各种喷嘴的流量最小横截面是有限的。因此,计算流量通常是根据最小横截面(39,40]。 在哪里喷嘴喉部的面积;飞机的速度在喉咙,然后呢射流的密度在喉咙。

当气体通过喷嘴速度达到音速,气体质量流量将达到最大值。在这部作品中,气体射流达到音速喷嘴喉部。因此,在喷嘴出口质量流量等于速度的喉咙。

3所示。理论计算和实验验证

3.1。理论计算

为了初步分析的coal-breaking能力坑形成的气体喷射和法律,气体射流的coal-breaking法律理论上计算根据建立的数学模型。由于空间限制,只有理论的参数值在不同喷射压力下表列出1。

为了视觉研究的特点,蚀坑形成的气体射流影响煤岩体,最初的选择影响距离30毫米,和喷嘴规格是3 Ma。根据方程(48)和(49),腐蚀坑的形状在不同喷射压力计算,结果如图所示6。与喷嘴进口压力的增加,腐蚀坑的深度和径向长度由喷射的影响不断增加,但孔的轴向深度的增加远远大于径向长度。在喷嘴进口压力增加时,射流冲击动能增加,气体驻点压力作用于裂缝的增加,这是反映在轴向和径向破碎范围的扩张侵蚀的洞。因为墙上从轴向压力迅速变弱,增加孔的径向长度远小于轴向的深度。进一步观察表明,喷嘴进口压力的增加,腐蚀孔的形状形成的射流影响相同的煤岩体逐渐变化从最初的锥形形状椭圆形状。

管道部分,选择一个新的无缝钢管为研究对象(在这一点上,绝对的摩擦程度的管道 )。条件下的温度 和出口压力的管道称为喷嘴进口压力,压力值计算管道的入口,如表所示2。

它可以从表中找到2的压力略高于出口的管道,在假设下的进气管道中气体流动在一个恒温的环境中。

在只改变喷气压力、喷嘴出口的质量流率在不同射流参数计算,如表所示3。

从表中发现3只在喷嘴出口的质量流率随喷射压力的增加条件下持续的外部压力。

3.2。实验验证的蚀坑的大小

根据建立的数学模型,理论的深度和腐蚀坑的半径值在不同射流参数计算,验证了实验。考虑获得气体的难度和安全原材料,空气被选为实验在这个任务中。下面的分析包括马马赫数的影响,目标距离 ,喷射压力 ,和抗拉强度在coal-breaking气体射流的能力。

3.2.1之上。实验系统

如图1实验系统包括三个部分:高压超音速气体射流形成和控制设备,测试块固定装置和喷嘴系统。这三个部分的实验系统中相互独立的结构和很容易组装和拆卸。他们彼此连接通过高压胶管,高压钢管。当气体反复压缩空气压缩机,正常的温度和大气压力气体存储在高压气体储罐。手动调压阀打开后,高压气体流经管道和喷嘴和离心力向外。然后,飞机不断影响煤岩体的墙上,导致侵蚀破坏。以下是实验的细节。

(1)高压超音速气体射流形成和控制设备。气体射流形成和控制装置的系统是由一个活塞式空气压缩机,高压气体储罐,高压管道,压力计,压力调节阀。在正常的温度和大气压力的空气首先反复加压的空气压缩机,然后存储在高压气体储罐。读取压力的压力表安装在进气管道和空气压缩机的启动和停止控制。当达到指定的压力时,所需的气体压力由调压阀手动调整。

(2)测试块固定装置。由于巨大的影响动压气体射流冲击的过程中,需要解决测试块,以确保测试块不是流离失所的影响过程。RLCJ-1设备由南通Renlong科研仪器有限公司,有限公司被用来修复测试块。加载压力0-60 MPa,加载精度为0.01 MPa,加载室的大小 。因为试样的大小类似的材料 和活塞的行程列的装载设备是有限的(30毫米),为了负载压力类似的材料,增加一个垫片的围压加载室被认为是。因为类似的机舱空间大于材料、高强度精轧板的大小常用在围压加载也应该足够大。考虑到方便的实验过程中,使用的是高分子聚乙烯垫板。物理图所示图7。

(3)喷嘴系统。为了实现超音速流动,拉伐尔喷嘴的喷射速度必须意识到。在该测试中,高压橡皮管和高压钢管安装在出口的压力调节阀,年底和螺纹加工拉伐尔喷嘴的高压钢管连接。喷嘴规格包括2马,马2.25,2.5,2.75,3 Ma, 3.25,和3.5 Ma。进口喷嘴直径7毫米,和后面的直径是2毫米。出口直径是不同的。马赫数越大,相应的喷嘴出口截面直径越大。物理图所示图8。

3.2.2。实验方法和样品制备

调压阀调整到所需的试验压力,影响目标距离和喷嘴的喷嘴规格调整,排气阀打开,高压气体流经喷嘴形成一个高压超音速气体射流,导致侵蚀损坏样品。喷射压力显著降低后,阀门关闭。影响后,用游标卡尺测量腐蚀坑的深度和宽度。完成测量后,第一个测试。其他不同的测试块替换重复测试。

为了达到好的结果在飞机撞击实验中,影响原煤是最好的材料。然而,由于随机性的实际煤关节和裂缝的发展,机械结构复杂,它非常容易破碎的过程中取样和样品制备。很难获得煤炭块与普通或类似机械参数,和实验测试块所需的数量很大。因此,水泥、石膏、河沙、和其他类似材料被认为是作为一种替代原煤进行处理。根据原料煤的力学参数,进行原材料的比例,确保应力-应变、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比和类似的材料尽可能接近原煤,如表所示4。测试块的大小 实验验证。

3.2.3。验证

实验装置的安装后,我们进行了四组实验条件下的射流参数变化。以下分析包括马马赫数的影响(2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5 Ma),目标距离(10、20、30、40、50、60和70毫米),喷射压力(2、4、6、8、10和12 MPa),和抗拉强度(0.3,0.4,0.5,0.6 MPa) coal-breaking气体射流的能力。腐蚀坑的大小直接反映了coal-breaking每个喷射参数的能力,所以半径和腐蚀坑的深度是作为参数进行了比较。试验后的样品图所示9。测量腐蚀坑后,实验值与理论值相比,结果如图所示10。

如图10在某些参数,理论和测量值有大致相同的变化趋势后忽略了大错误的实验数据。然而,随着马赫数和目标距离的增加,蚀坑深度的理论价值逐渐降低,当测量值先增加,然后降低。随着喷射压力的增加,蚀坑的半径的变化相对马赫数和目标距离。

不同于理论值的单调变化,有变化的一个转折点实验在某些参数值。以变异在不同目标距离为例,腐蚀坑的深度增加而增加目标距离和到达的深度最深当目标距离为30毫米。蚀坑的半径后仍然几乎不变目标距离为30毫米。因此,最优冲击距离是30毫米,而不是较小的距离会导致一个更好的撞击效应。

为了确定这些论文的研究范围内最佳值,实验数据在不同射流参数进行了分析,结果如图所示11。

一个常数条件下喷嘴马赫数和撞击距离,腐蚀坑的深度由高压气体喷射的影响和该地区侵蚀坑喷嘴进口压力的增加而增加。考虑的影响全面腐蚀坑的深度和半径,确定岩石破坏的作用下可以实现飞机撞击。气体喷射压力的影响应该不断增加。

一个常数条件下喷嘴进口压力和喷嘴马赫数,腐蚀坑的深度由高压气体喷射影响的增加先增加然后减少目标的距离。除了大面积剥落数据与10毫米间距,试样表面蚀坑区域还显示的趋势先增加然后减少。认为存在一个最佳距离30 mm的作用下飞机撞击。

一个常数条件下喷嘴进口压力和冲击距离,腐蚀坑的深度由高压喷射撞击随喷嘴马赫数的增加,和侵蚀坑面积达到了最大的马当喷嘴马赫数2.75。考虑到腐蚀坑的深度和半径的影响,岩石破碎效果更好的马当喷嘴大小是2.75。

条件下喷嘴进口压力恒定,喷嘴马赫数,撞击距离,腐蚀坑的深度由高压气体射流冲击和侵蚀坑的面积都随煤强度的增加而减小。

4所示。讨论

气体射流破煤和岩石是一种新型的压力释放和渗透率增加技术。通过研究连续气体射流的作用机理和不同射流参数对侵蚀的影响规律和煤破碎,气体射流冲击煤和岩石破碎理论的丰富和发展,和喷射参数的选择进行了优化,为应用程序具有重要意义的气体喷射工程。虽然煤炭破坏的机理和规律研究了气体射流冲击在这个工作中,仍存在一些不足,需要进一步研究和改进。(1)高压气源的影响有限,不可能实现高压和长期飞机撞击实验。在实验因素的选择,影响时间对实验结果的影响被忽略,和喷射参数的最优值不能完全准确地选择。(2)由于原煤样品不容易获得和它的需求通常很大,取而代之的是类似的材料在这个工作。结果表明,相似的材料没有原煤的关节结构,和实验结果会有一定程度的偏差。此外,原煤中存在复杂的应力场,在实验室条件下并不容易做到。因此,气体射流破坏煤的现场试验和岩石在我们未来的研究是必要的。

5。结论

(1)整个撞击过程的数学模型的煤岩压裂超音速气体射流。特别是,高压气体管道的运输是包括在模型中。压力之间的关系在进口和出口的压力管道,并可以实现远程供给的高压气体。此外,区分的标准气体射流的coal-fracturing能力和侵蚀坑的特征推断,并发现腐蚀坑的形状是椭圆的,为进一步的理论研究奠定了基础和现场流程设计(2)室内试验结果表明,不同于单调变化的理论价值,一个转折点存在于实验值的变化在某些参数。以变异在不同目标距离为例,腐蚀坑的深度增加而增加目标距离和到达的深度最深当目标距离为30毫米。蚀坑的半径后仍然几乎不变目标距离为30毫米(3)考虑腐蚀坑的深度和半径的影响,某些岩石破碎效果的作用下可以实现飞机撞击。气体喷射压力的影响应该不断增加。岩石破碎效果更好的马当喷嘴大小是2.75

命名法

:	重力加速度(m / s2)
:	管道入口速度(米/秒)
:	管道出口速度(米/秒)
:	压力管道入口(Pa)
:	压力管道出口(Pa)
:	阻力损失(J /公斤)
:	密度(公斤/米3)
:	具体的体积的气体(m3/公斤)
:	管道的长度(米)
:	管道直径(米)
再保险:	雷诺数
:	摩擦系数
:	粘度(Pa·s)
:	质量流率(公斤/ s)
:	部分区域的管道(m2)
:	质量流率(公斤/ s)
:	气体常数,287.06 J /空气(公斤·K)
:	热力学温度(K)
:	摩尔质量(g /摩尔)
:	任何喷嘴(m的横截面积2)
Se:	喷嘴喉部面积(m2)
马:	马赫数
:	最大马赫数
:	1.4绝热系数,空气
:	气体压力(Pa)
:	气体压力在停滞状态(Pa)
:	气体密度在停滞状态(公斤/米3)
:	热力学温度的气体在停滞状态(K)
:	声音的速度(米/秒)
:	在喷嘴出口半径(米)
:	目标距离:从喷嘴出口到板的距离(米)
:	喷射角(°)
:	飞机的初始速度(米/秒)
:	射流轴向压力(Pa)
:	在驻点压力(Pa)
:	在驻点压力值的影响(Pa)
:	压力墙(Pa)
:	严重故障的压力在墙上(Pa)
:	喷射速度(米/秒)
:	泊松比
:	抗拉强度(Pa)
:	常数(0.13)
:	最大的价值在方向的横截面(米/秒)
:	流体的径向长度尺寸截面的速度 在一个自由射流部分(m)
:	射流轴向速度(米/秒)
:	径向射流的长度(米)
:	侵蚀坑半径(米)
:	腐蚀坑的深度(米)。

数据可用性

使用的数据集或分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。

作者的贡献

Gongda王表现形式分析和写了初稿的手稿。王渊源进行了调查和写道,审查和编辑的手稿。杨欣表现形式分析。鑫歌贡献行为的调查。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(51974161,51974161,51974161,52004291)和中国博士后科学基金会(2019 m660861)。

引用

1. t·摩尔“煤层气:审查,”国际煤炭地质杂志》上卷。101年,36 - 81年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. z . j . Liu, d . Elsworth h .曲和d·陈”的相互作用在煤层气开采多个进程:一个评论,”国际煤炭地质杂志》上,卷87,不。3 - 4、175 - 189年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. c .粉丝,d . Elsworth s李et al .,“建模和优化增强煤层气回收利用有限公司₂/ N₂混合物。”燃料卷,253年,第1129 - 1114页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. a . s . Ranathunga m . s . a .佩蕾娜·g·Ranjith和c·h·魏”,一个实验调查的适用性有限公司₂增强煤层气恢复到低等级煤炭、”燃料卷,189年,第399 - 391页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 任k金,y, t . et al .,“实验调查突出煤气流的形成和传输机制:对气体解吸的作用突出的发展阶段,“国际煤炭地质杂志》上卷。194年,45-58,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. j . Sobczyk”比较在气体吸附气体压力的影响导致煤与瓦斯突出,“燃料卷,115年,第294 - 288页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. 王薛,y, j·谢,g .王”耦合的方法来模拟煤和气体模型发展的开始爆发,“国际煤炭地质杂志》上,卷86,不。2 - 3、222 - 230年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. t·t·卢h . Yu, j .毛和郭,“改善甲烷排水使用水射流技术在高瓦斯煤层,”国际煤炭地质杂志》上,卷79,不。1 - 2,40-48,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. t . l . Li f . Wang, x, x, x杨,”倾向的影响粒子水射流对岩石破坏机理:实验和数值研究,“石油科学与工程》杂志上第106639条,卷。185年,2020年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. c . Cai x, x元et al .,“穿孔的试验研究与特高压磨料水射流页岩:形状、机制和敏感,”天然气的科学与工程》杂志上卷,67年,第213 - 196页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. f·s . Liu, h . Li y . Chen f . Wang和c .郭“坚硬的岩石破坏的试验研究使用锥形由磨料水射流辅助选择,”岩石力学和岩石工程,53卷,不。9日,第4230 - 4221页,2020年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. y雪,h . Si、d .徐和z,“煤的微观损伤诱导实验由纯水射流和磨料水射流”粉技术卷,332年,第149 - 139页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. d·李,“长钻孔的钻探新技术在软煤层瓦斯抽放,”石油科学与工程》杂志上卷,137年,第112 - 107页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. 周x, d, y, y Kang y赵,x王,“动态效应低渗透性煤层高压脉冲水射流的”煤科学与工程》杂志上,15卷,不。3、284 - 288年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 陈,t·杨,p . g . Ranjith和c,”机制对水和气体两相流模型的基于吸附和解吸在破碎煤和岩石,“岩石力学和岩石工程,50卷,不。3、571 - 586年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. j .董y Cheng k金et al .,“扩散效应和抽吸负压煤层气开采和新的措施增加甲烷利用率,”燃料卷,197年,第81 - 70页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. a . r . Shahani和m . Seyyedian”模拟的玻璃切割撞击热空气喷射,”国际期刊的固体和结构第41卷。。5 - 6,1313 - 1329年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. y Masip, a·坎波,s m . Nunez”热性能在电子冷却的实验分析错流和一个撞击空气喷射,”应用热工程,第167卷,第114779页,2020年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. y, A . Klimenko h·罗素,y, j .华纳和k . Hooman”概念研究空气jet-induced旋转羽自然通风冷却塔的性能改善,”应用能源,卷217,不。18日,第508 - 496页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 小森,m .三浦、美国Horiki和m . Osakabe”icope - 15 - 1158。超音速空气和湿蒸汽喷射使用简化•德•拉伐尔喷嘴”《电力工程国际会议2015年,日本横滨。视图:谷歌学术搜索
21. a . Frendi和m .布朗,”从超音速冲击射流流动结构和噪音,”国际期刊热和流体流动的数值方法,26卷,不。8,2509 - 2527年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. h·库特和c . Fairhurst爆破的断裂过程,”国际岩石力学和采矿科学和地质力学学报文摘,8卷,不。3、181 - 202年,1971页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. t . n . Hagan“炸药岩石破碎,”《宇航学报》第六卷,没有。3 - 4、329 - 340年,1979页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. r·尼尔森,w .提供和r·达夫”造型擅长推进剂燃烧引起的骨折在钻孔,”国际岩石力学和采矿科学和地质力学学报文摘,22卷,不。1,3-19,1985页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. m . Eslamian a . Pophali m .商量之后,h . n . Tran”分手的脆性存款超音速喷气:不同喷气和沉积特征的影响,“影响工程的国际期刊,36卷,不。2、199 - 209年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. h . y . Liu, p . g . Ranjith j . Wei和刘x”气体射流冲蚀磨损机理在岩石和磨料硬度的影响,“GeofluidsID 4125363条,卷。2019年,14页,2019。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. t . y . Liu张、刘x”的分析应力波效应在煤高压空气射流破碎,“机械工程的发展,10卷,不。6、2018。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. j . p . j . y . Liu Zhang Wei, x t·刘,”拉伐尔喷嘴的最佳结构的空气射流喷嘴压力比的基础上,“粉技术,卷364,不。3、343 - 362年,2020页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. j . p . y . Liu c . Wang Wei,和c·陈,“空气喷嘴压力比对脉动频率的影响飞机用于打眼,”石油科学与工程》杂志上第107399条,卷。196年,2021年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. j·p·g . Ranjith y . Liu,和刘x”磨料质量流量对磨料加速的影响和侵蚀的研磨气体喷射,”岩石力学和岩石工程,52卷,不。9日,第3102 - 3085页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. h . x的歌,g . Wang, h .锣和c·崔”机理和数学模型,气体射流破坏煤的持续的过程,”中国煤炭学会杂志》上,45卷,不。9日,第3185 - 3176页,2020年。视图:谷歌学术搜索
32. s . m . Simionescu n . o . Tănase d . Broboană和c . Bălan”撞击空气喷气机在低雷诺数、平面”能源Procedia卷,112年,第203 - 194页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. m . j . Tummers j . Jacobse, s . g . Voorbrood“近场的紊流冲击射流,”国际期刊的传热传质,54卷,不。23 - 24日,第4948 - 4939页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. 美国Beltaos n·拉贾拉特南,“飞机紊流冲击射流,”液压研究期刊》的研究,11卷,不。1,-,1973页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. 美国Beltaos n·拉贾拉特南,“撞击轴对称开发飞机,”液压研究期刊》的研究,15卷,不。4、311 - 326年,1977页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. j·g·A .苦”,侵蚀现象的研究我的一部分。”穿》第六卷,没有。1,5 - 21日,1963页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. a . v . Levy和w·Buqian“硬质材料涂层系统的侵蚀,”穿,卷121,不。3、325 - 346年,1988页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
38. a . Kaliazine m . Eslamian和h n . Tran”失败的脆性材料的高速气体射流的影响,“影响工程的国际期刊,37卷,不。2、131 - 140年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. 地震区和m高本”,令人窒息的音速喷嘴的现象在低雷诺数,”流量测量和仪表,11卷,不。4、285 - 291年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. 横井中,y、m .高本”发展的校准设备小型气体质量流率和声波文丘里传输标准的不确定性,”流量测量和仪表,7卷,不。2、77 - 83年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2021王Gongda et al。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。