圖２．４為后混合式磨料水射流切割噴嘴的整體結構。高壓水從純水噴頭中進入混合腔內，同時磨料從混合腔側面進入，二者在混合腔內混合后，經由磨料噴嘴加速，最后形成高速磨料水切割物體。后混合式切割系統的磨粒加速集中在噴嘴內部，而磨料的加速過程的充分與穩定是極其重要的，此過程中噴嘴的收斂角的大小、出口直徑及噴嘴長度是決定射流束集中且切割性能的主要因素。

水刀切割機磨料噴嘴內部流道線型的確定

針對后混合高壓磨料水磨料噴嘴，目前廣泛采用圓錐直線型結構圖２．４（ｂ），如上述所提主要參數包括．？收縮角《、出口直徑噴嘴長度以及內壁粗糙度等。優化這些關鍵參數則是改進噴嘴性能的主要方式。研究學者表明，針對不同磨料噴嘴的內部流道結構，其內部的流場受到的阻力值相差很大，進而導致整體射流狀態的不同。目前一些研究學著做提出了圓弧直線型、流線型等結構噴嘴如圖２．５（ａ）、（ｂ）所示，在此基礎上本文提出雙圓錐直線型磨料噴嘴，如圖２．５（ｃ）所示。

圓弧直線型和流線型磨料噴嘴的內部流道平滑且流暢，尤其流線型磨料噴嘴，流率系數大且具有較高的能量轉化率，但是其加工工藝復雜，難以保證其結構及其表面粗糙度的加工精度，所以在工業生產中應用率較低。

雙圓錐直線型磨料噴嘴基于關鍵因素收斂角的大小的影響而提出。目前根據實際應用和各仿真研究得出噴嘴圓錐段收斂角在比較小的情況下，會導致噴嘴長度過大，射流集束性不高。當不斷增大收斂角時，出口邊界層的厚度減少，邊界層的厚度與流動的粘性阻力是正相關。如果邊界層的內擾動過大，紊流過大導致損耗能量，同時造成磨損。所以提出雙錐段概念，內部流道兩步進行收斂，避免了收斂角過大或者過小帶來的問題。

基于以上分析，本文最終確定改進的磨料噴嘴為雙圓錐直線型，確定磨料噴嘴結構后，首先從能量損失的角度與傳統單圓錐磨料噴嘴進行對比驗證。可以得到雙圓錐直線型磨料噴嘴的入口截面積表達式為：

對比式（２－３０）及（２－２３）可知，雙圓錐直線型噴嘴入口處的局部能量損失相對較小。進入雙圓錐磨料噴嘴內部的流體，由于漸縮的流道結構，流線不會脫離壁面，使其內部流動損失很小，此時流動阻力主要是沿流程的摩擦引起的。對于縮小后流速的局部損失系數為

S＝０．５－０．６。