Ein aus einer Öffnung mit kleinem Durchmesser geschossener Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit wirkt auf das Material ein und kann mit seiner Energie ausreichend viel Energie zum Reinigen, Schälen und Schneiden des Materials nutzen. Diese Leistung der Flüssigkeit hat Forscher auf der ganzen Welt dazu inspiriert, eine neue Art der „Wasserbearbeitung“ zu entwickeln, bei der die kinetische Energie des Wasserstrahls in mechanische Energie zum Entfernen des Materials umgewandelt wird.
Ein Wasserstrahl ist ein Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl unterschiedlicher Form, der durch den Ausfluss aus einer Düse gebildet wird, und die Durchflussrate des Strahls hängt vom Druckabfall zwischen der Vorder- und Rückseite des Düsenauslassabschnitts ab. Wasserstrahlen sind die einfachste Form der Energieumwandlung und -anwendung. Normalerweise pumpt die Antriebspumpe eine bestimmte Wassermenge in die Hochdruckleitung, indem sie einen Saug- und Auslassvorgang des Wassers durchführt, sodass es mit einer bestimmten Energiemenge die Düse erreicht. Die Öffnungsgröße der Düse ist viel kleiner als der Durchmesser der Hochdruckleitung, sodass diese bestimmte Wassermenge, die die Düse erreicht, beschleunigt werden muss, um aus der Düsenöffnung herauszufließen. Auf diese Weise bildet das Wasser, das durch die Düsenöffnung beschleunigt wird, um mit einer beschleunigten Geschwindigkeit zu kondensieren, einen Strahl. Der Strahl, der auf die Oberfläche des Ziels (Werkstücks) trifft, wird als Strahlbetrieb bezeichnet. Sobald der Strahl die Düse verlässt, ist sein Kondensationssegment nicht zu lang. Die Geschwindigkeit des Strahls ist hierfür besonders wichtig. Das Wasser wird gepumpt, um Druck aufzubauen, wodurch das Wasser zunächst von der Pumpe zur Düse getrieben und dann mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Düse geleitet wird. Während dieser Zeit verursacht die Reibung zwischen dem Wasserfluss und der Rohrwand den Hauptdruckverlust, und das Wasser verursacht auch Druckverlust aufgrund der Turbulenzen des Strömungskanals unterschiedlicher Form.
Wenn der Strahl das Ziel erreicht, wird die durch die Geschwindigkeit des Strahls erzeugte Energie in Aufpralldruck umgewandelt, der auf die zu bearbeitende Oberfläche wirkt. Es wurde festgestellt, dass die Durchflussrate und die Geschwindigkeit des auf das Ziel treffenden Strahls für diesen Übergangseffekt sehr wichtig sind, da sie die Leistung des Strahls bestimmen, mit dem er das Ziel erreicht, und die Betriebseffizienz des Strahls, während die Pumpe die Durchflussrate des Strahls steuert und der Querschnitt des Düsenauslasses die Strahlgeschwindigkeit steuert. Natürlich sind auch der Abstand von der Düse zum Ziel, d. h. die Zielentfernung, sowie die relative Verschiebungsgeschwindigkeit zwischen der Düse und dem Ziel wichtige Parameter, die den Strahlbetrieb beeinflussen.
