由水切割机喷嘴出口至转折面区域。射流一离开喷嘴就与环境介质发生剧烈的动量交换和紊动扩散,但仍有一部分处于中心线附近的射流介质保持喷嘴出口初始速度,这部分介质组成了等速核心,是射流的精华。在等速核心的内部不存在横向部分或纵向的速度梯度,各点的速度大小、方向均相同,因此它属于一种有势流动(无旋运动),等速核心也叫势流核(Potential Core)。
1射流初始段
射流的内边界和外边界之间的区域为剪切层,该区域是由射流介质与环境介质相掺混而形成的紊流混合区。在该医内存在速度梯度,因而产生雷诺应力,随着靶距的增加核心区逐渐减小。
2.射流基本段
转折面以后消散段间的区域。射流起始段后较长一段射流为射流基本段。该段内射流轴向流速及动压力逐渐减少。其变化呈双曲线关系。而在垂直于轴心的截面上,轴向动压力与流速自最大值迅速减至边界上的最小值,其变化呈高斯曲线关系示。同时,该段内射流仍保持完整,并且有紧密的内部结构。
在该段中射流的紊动特性充分地表现出来,该区域也是由射流介质与环境介质互相掺混而形成的紊流混合区,与射流初始段混合区没有本质的区别,只是在射流基本段内被卷暧的环境介质增多·混合区的平均速度逐渐地减少,对于高速射流而言,这两个混合区的雷诺教都在紊流区内,因此,两个混合区的速度分布规律应是相互的。
3.射流消散段
基本段以外的区域。射流基本段后即为射流消散段。此时射流与环境介质已完全混合,射流轴向速度与动压力相对较低。如在大气中,射流则已变成水滴与空气的混合物或雾化。显然在射流消散段,射流介质卷吸环境介质的能力基本殆尽,雾化区的作用基本模糊了边界层,由边界向轴心连线表明该点所在轴心面是雾化区的开始。射流在该区域已没有什么凝聚力了,这就是靶距的概念。
这一应用经验应看做是靶距概念的延伸。由于射流基本段与消散段同的划分较为模糊,两段同无明显的特征变化界面,因而许多学者只把射流分成起始段和基本段两段加以讨论。
射流各段在工程应用中具有不同的功能。起始段用于材料切割最为有效,而基本段对清洗,除锈、修整加工、表面抛光及去毛刺等作业更为有利。消散段则主要应用于水切割机降尘除尘等工艺中。