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图 １７ 不同喷针过渡直径下平均磨损率 图 １８ 不同喷针过渡直径下最大磨损率

同时， 探析喷针过渡直径变化对喷射机构水力
性能的影响， 如图 １９ 所示。 随着喷针过渡段直径
不断增大， 喷射机构的压降先减小后略有增加， 而
空气域出口射流速度先增大后减小。 其原因在于，
当喷针过渡段的直径增加时， 一定程度上减小了喷
嘴喉部过流面积， 过渡段结构更加光顺， 含沙水流
在喷嘴喉部流速增加。 在小过渡段直径 ０． ０３ ｍ
（０．５８ｄ）， 出口射流的速度相对原始模型降低较小
为３．５８％； 当过渡段直径接近喷针直径时， 空气域
出口射流速度相对变化最大， 增加为原始模型的
８．６７％； 而当喷针过渡段直径增大至 ０．０６ ｍ（１．１６ｄ）
图 １９ 喷针过渡直径对喷射机构流动特性影响
即略大于喷针直径时， 此时的射流速度略有减小，
但仍高于原始模型。
总体上， 增大喷针过渡段直径对喷嘴的磨损程度影响较小， 但会显著增加喷针尖部的磨损使得平
均磨损率增大； 而一定程度减小过渡段直径， 会使出口射流速度略有减小， 但总体有利于改善喷针的
平均磨损程度。
５．２ 喷针角度对喷射机构磨损特性的影响 图 ２０ 为不同喷针角度下喷射机构磨损云图。 随着喷针角
度的不断增大， 喷嘴喉部的磨损范围及磨损程度几乎没有变化。 而对比喷针区域的磨损情况可知， 随
着喷针角度的不断增大， 喷针尖部（ｚｏｎｅ４）的磨损被抑制； 喷针过渡段整体的磨损程度呈先增后减的
趋势， 当喷针角度为 ５５°时， 喷针过渡段（ｚｏｎｅ３）的高磨损区范围最大， 最严重。 其原因在于喷针角度
越大， 喷嘴出口过流面积增大， 喷嘴出口处挟沙水流流速有所减小， 使得弹射至喷针尖部的泥沙颗粒的
撞击角度减小， 减轻了泥沙颗粒在喷嘴出口碰撞的剧烈程度。 因此， 喷针尖部和喷嘴喉部区域的平均磨

损率和最大磨损率均减小， 且喷针尖部的磨损减小程度更大， 泥沙颗粒对喷针尖部的磨损程度越来越弱。
图 ２１ 和图 ２２ 分别为不同喷针角度下喷针和喷嘴不同区域表面平均磨损率和最大磨损率。 结合
图 ２０ 可知， 喷针角度从 ４５°增加到 ６０°对喷针尖部和喷嘴喉部磨损量变化影响显著， 喷针尖部的磨
损变化更为明显。 对于平均磨损率， 喷针尖部（ ｚｏｎｅ４） 和喷嘴喉部（ ｚｏｎｅ４） 的平均磨损有明显的减
弱， 喷针尖部的变化更加明显， 喷针尖部和喷嘴喉部平均磨损率分别降低 ９４．１７％和 ８１．５６％。 当喷
针角度为 ５５°时， 喷针过渡段平均磨损率最大， 这也与磨损云图分析结果相一致； 对于最大磨损
率， 喷针尖部和喷嘴喉部最大磨损率整体呈现下降的趋势， 但喷针角度为 ５０°时喷针尖部（ｚｏｎｅ４）的最大
２
－３ ｋｇ∕（ｍ ·ｓ）； 当喷针角度为 ５５°时喷嘴喉部（ｚｏｎｅ４） 的最大磨损率最大， 为
磨损率最大， 为 １．０２×１０
－２ ２
９．０５×１０ ｋｇ∕（ｍ ·ｓ）。
— １ ０ ０ —