司 鹄， 薛永志， 周 维

(1.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400044； 2.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044)



自激振荡脉冲射流破岩效率数值模拟

司 鹄1,2， 薛永志1,2， 周 维1,2

(1.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400044； 2.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044)

基于任意拉格朗日-欧拉流固耦合罚函数算法，建立自激振荡脉冲射流破碎岩石的数值计算模型。对比相同工况下的数值模拟结果与实验结果进行模型验证。根据自激振荡脉冲射流的自身运动规律对其破岩过程进行数值模拟，结合岩石岩性分析脉冲振幅和脉冲频率对破岩效率的影响。结果表明：随着脉冲振幅的增大，冲蚀深度先后经历线性快速增长和平缓增长阶段，破岩效率显著提高；岩石的岩性会影响冲蚀深度的增长速率；随着脉冲频率的增大，冲蚀深度表现出先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势；自激振荡脉冲射流破岩存在一个最优脉冲频率，该频率下破岩效率显著提高，且不同岩石具备不同的最优脉冲频率。数值模拟方法较好地还原了自激振荡脉冲射流破岩的物理过程，为自激振荡脉冲射流在地下工程领域的应用有一定指导意义。

自激振荡脉冲射流；破岩效率；脉冲振幅；脉冲频率

自激振荡脉冲射流是一种利用边界层理论和涡旋理论发展起来的新型高效射流，依靠射流在合适的喷嘴内腔发生自激振荡，使得射流对靶体的冲击力远远大于连续射流，能显著地提高破碎效率[1-3]。……