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第1章　绪论1

1.1 水射流技术的发展与应用2

1.1.1　水射流技术的发展概况2

1.1.2　水射流技术的分类4

1.1.3　水射流技术的应用概况5

1.2 高压水射流破岩机理研究概况8

1.2.1　高压水射流切割岩石理论模型8

1.2.2　高压水射流冲击岩石理论模型9

1.2.3　高压水射流直接破岩机理研究12

1.2.4　高压水射流辅助破岩机理研究17

参考文献19

第2章　岩石破碎理论研究21

2.1　岩石破碎理论的研究方法和研究内容21

2.1.1　岩石破碎理论的研究方法21

2.1.2　岩石破碎理论的研究内容22

2.2　岩石破碎方法24

2.2.1　传统岩石破碎方法24

2.2.2　新型岩石破碎方法26

2.3　岩石破碎理论28

2.3.1　剪切破坏强度理论29

2.3.2　脆断破坏强度理论34

2.3.3　统计强度理论35

2.3.4　裂纹扩展理论39

2.3.5　岩石损伤破坏理论48

参考文献61

第3章　高压水射流理论研究63

3.1 流体的基本性质63

3.1.1　流体的三相状态63

3.1.2　流体的可压缩性63

3.1.3　流体的粘性64

3.1.4　水的表面张力64

3.1.5　水的溶气性65

3.2　流体力学基本方程65

3.2.1 微分方程65

3.2.2　初始条件和边界条件67

3.3　流体的紊流过程分析68

3.3.1 紊流参数的研究方法69

3.3.2　紊流的基本方程71

3.4　喷嘴出流及其特征参数75

3.4.1 小孔出流75

3.4.2 喷嘴出流76

3.5 淹没射流的结构特性76

3.5.1　淹没射流的结构77

3.5.2　淹没射流的速度分布78

3.6 非淹没射流的结构特性80

3.6.1　非淹没射流的结构80

3.6.2　非淹没射流的特性分析81

3.6.3　非淹没射流的动压分布83

3.7 旋转射流的结构特性86

3.7.1　旋转射流的速度分布87

3.7.2　旋转射流的压力分布91

3.8　脉冲射流的结构特性93

3.8.1　脉冲流体的水击特性94

3.8.2　水击压力的计算95

3.8.3　水击特性的利用97

参考文献100

第4章　高压水射流流场与破岩特性研究101

4.1 连续射流流场与破岩特性研究101

4.1.1　连续射流对物体的作用特性101

4.1.2　连续射流冲击物体引起的应力场104

4.1.3　无围压淹没条件下连续射流流场分析107

4.1.4　有围压淹没条件下连续射流流场分析112

4.1.5　连续射流破岩特性研究116

4.2 旋转射流流场与破岩特性研究119

4.2.1　旋转射流的运动方程119

4.2.2　旋转射流的基本特性分析122

4.2.3　旋转射流的流场分析133

4.2.4　旋转射流破岩特性研究143

4.3 脉冲射流流场与破岩特性研究151

4.3.1 自激振荡脉冲射流基本原理151

4.3.2　脉冲射流流场分析155

4.3.3　脉冲射流破岩特性研究163

参考文献167

第5章　高压水射流破岩机理的数值模拟研究169

5.1 高压水射流破岩基本过程分析169

5.1.1 高压水射流与岩石的耦合作用分析170

5.1.2　高压水射流破岩作用分析173

5.2　数值模拟研究方法175

5.2.1 高压水射流作用下岩石的损伤模型175

5.2.2　高压水射流破岩的有限元分析186

5.3 连续射流破岩机理数值模拟研究194

5.3.1 物理模型及定解条件194

5.3.2　连续射流破岩过程及机理分析195

5.4　旋转射流破岩机理数值模拟研究203

5.4.1 物理模型及定解条件204

5.4.2　旋转射流破岩过程及机理分析204

5.5 脉冲射流破岩机理数值模拟研究214

5.5.1　物理模型及定解条件214

5.5.2　脉冲射流破岩过程及机理分析214

参考文献223

第6章　水射流技术在石油钻井工程中的应用226

6.1 旋转射流钻超短半径水平井技术226

6.2　脉冲射流提高钻速技术236

6.2.1 井底水力脉动提高钻速机理分析236

6.2.2　钻头腔内转子调制式脉冲钻井技术242

参考文献247