截断式脉冲水射流冲蚀煤岩特性数值模拟

摘要

基于光滑粒子动力学和有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合算法,建立了截断式脉冲水射流冲蚀煤岩的数值计算模型.通过对比数值模拟结果与相同工况下的实验结果,验证了该模型的有效性.在此基础上,探究了在截断式脉冲水射流冲击作用下,煤岩沿射流轴向的损伤演化过程,分析了煤岩围压、脉冲长度、脉冲间距及射流速度对煤岩冲蚀深度及速度的影响规律.结果 表明:煤岩的冲蚀深度随着围压增大而减小;随着脉冲长度的增加,煤岩的冲蚀深度逐渐减小,冲蚀速度经历了先增大后减小的过程;脉冲间距对冲蚀深度的影响较小,煤岩的冲蚀速度随脉冲间距的增大呈现出线性减小的变化趋势;脉冲速度对冲蚀深度及速度影响较为显著,且随着脉冲速度的增加,冲蚀深度及速度整体呈增长趋势.