气举用脉冲进气自激振荡空气喷嘴数值模拟与试验研究

气举(气力泵)广泛应用在海洋采矿、钻孔水力开采、深水清淤等场合,越来越引起用户的重视。国内外学者对提升气举效率做了不少探索性研究,提出了脉冲进气是有效提升气举效率的途径之一,据此,提出一种亥姆霍兹式空气喷嘴,通过此喷嘴产生脉冲射流作为气举的进气方式,达到改善气举性能的目的。依据波涡理论,分析了自激振荡脉冲射流的产生机理;运用Fluent软件,对自激振荡空气喷嘴内流场进行了数值模拟,基于仿真结果进行试验研究。研究表明：结构参数和运行参数对射流特性影响显著。在入口压力为3 bar(1 bar=1×10～5 Pa),腔长L=64 mm,频率为8 Hz情况下,压力脉动波动差值和幅值最大,产生的空气脉冲射流最显著;幅值随腔长的增大先上升后下降。数值模拟与试验结果一致。研究成果可为空气脉冲射流与气举一体化的工程应用提供参考,具有较高的工程应用价值。     

自激振荡射流喷嘴研究进展

论文总结了自激振荡射流的特点及应用,阐述了自激振荡脉冲射流的产生机理和喷嘴设计关键,分析了自激振荡脉冲喷嘴的频率特性,指出了自激振荡脉冲射流喷嘴的发展方向。     

自激振荡射流喷嘴内部流场及雾化效果的数值模拟

为了提高喷嘴的雾化效果,将液体射流的自激振荡理论与压力喷嘴雾化进行结合,建立自激振荡射流喷嘴的数值模型,并运用Fluent软件研究体腔系数和射流压力对内部流场及雾化效果的影响。结果表明:喷嘴斜壁的设计使得液体发生反弹和振荡现象,最初在喷嘴射流出口处发生原生涡环,之后逐步向四周扩散,并传动到整个喷嘴内部;随着体腔系数的增大,速度峰值呈先增大后减小的抛物线变化趋势,雾化粒度的变化规律与之相反;确定最佳的体腔系数范围为0.6~1.2,射流压力为3~5 MPa。     

国内外空调喷水室喷嘴的综合分析

本文详细介绍了国内外空调喷水室喷嘴的研究动态,分析了目前空调喷嘴研制生产中存在的主要问题,指出了今后空调喷嘴的研究改进方向。     

空调喷水室喷嘴的理论与实验研究

本文介绍了西北纺织工学院空调教研室从事空调喷水室热质交换理论计算,空调喷嘴实验研究及新型喷嘴开发研制的研究情况并提出了今后的研究方向。     

电控双阀泵喷嘴响应时间测试方法研究

为客观、定量地评价电控双阀泵喷嘴快速响应能力,准确测量其响应时间,该文基于单片机技术设计一套检测系统。首先通过凸轮驱动泵喷嘴柱塞泵油,再通过驱动电路驱动电磁阀动作以实现喷射,利用动态压力传感器实时检测喷嘴端的压力波形并找出特征值,实现响应时间的测量。实验结果表明:该方法综合考虑到各种干扰因素,测量数据能准确反映泵喷嘴的真实性能,对比实验也能验证该方法的可行性。     

高速振荡脉冲射流振荡腔内涡旋—碰撞壁相互作用的模拟分析与实验

本文利用离散涡旋模型模拟了振荡腔内涡旋与碰撞壁的相互作用,讨论了三种碰撞壁的保角变换。通过数值计算得出了锥形碰撞壁对自激振荡压力影响最大和椭圆形碰撞壁影响较低的结论,并进行了间接的对比实验验证。实验结果与理论分析相一致。     

双介质喷嘴雾化特性数值模拟研究

目的 双介质喷嘴雾化效果直接影响烟卷加料工艺的进一步提升,通过对雾化过程进行数值模拟,方便对雾化特性进行透彻的分析,提升雾化效果。方法 采用数值模拟方法构建两相流连续相流场与DPM离散态双向耦合的数值模型,研究蒸汽压力、液体流量以及双介质喷嘴结构对喷嘴雾化特性的影响。结果 适当增加蒸汽压力,可以在不影响最大流速、颗粒粒径均匀度及颗粒中值粒径的情况下,减小雾化扩散角,小幅度地增加喷射距离,雾化细度变好,进而提高雾化效果。随着有机液流量的增加,雾化扩散角增大,喷射距离增加,雾化粒径均匀度变好,从而使雾化效果变好。液体路通流面积越大喷雾的贯穿距离越小,气路通流面积越大喷雾的雾化扩散角度越大。若需要得到较好的雾化效果,需要保证较小的蒸汽路通流面积,与此同时液路侧保持正常开度。结论 适当地提高有机液流量或者蒸汽压力,以及采用较小蒸汽路通流面积,同时液路侧保持正常开度的结构,有利于提高料液喷洒的均匀性,减少了料液的浪费,提高了烟丝制备的工艺水平。     

气液双介质喷嘴雾化特性的影响因素研究

目的 气液双介质喷嘴的应用是烟叶加料工艺的关键因素之一,通过采用现有的模拟手段实现加料过程的高精化,为优化实验奠定基础。方法 文中以外混式双介质喷嘴为研究对象,通过构建基于DPM的数值模型,研究不同蒸汽入口压力与针阀位置对喷嘴雾化的气动性能与粒径特性的影响规律。结果 研究表明,喷嘴出口通流面积越大,气流高速区离喷嘴越近,但蒸汽与料液的速度最大值并未有较大变化,此时液滴喷射距离由远变近,喷射半角由小变大。随着蒸汽压力的增大,气流速度以及高速区长度变大,蒸汽压力为0.1 MPa时,气流速度的最大值与蒸汽压力为0.4 MPa时的相差近25%;不同压力下喷射角变化范围较小,为21.5°~23.5°;除此之外,喷雾束变集中,定向性变好,有助于控制其在烟叶表面喷射的均匀性。结论 对于较近的烟叶墙,采用较大流通截面积的喷嘴结构有利于均匀地覆盖烟叶墙,相反,对于较远的烟叶墙,则适合采用较小流通截面积的结构。适当地提高压力有利于提高料液喷洒的均匀性,减少料液的浪费,提高烟丝制备的工艺水平。     

单腔双光梳激光器及其应用研究

双光梳技术凭借其超高的频率分辨力与检测精度成为当今科研领域探索的重点。本文分别介绍了利用电光调制、微谐振腔、相位锁定两台独立的锁模激光器、单腔双光梳激光器产生双光梳的方法,重点阐述了基于单腔双波长激光器的双光梳产生方法集成度高、结构较简单、成本低的优势;之后详细介绍了目前单腔双光梳激光器中,双波长腔内运转的脉冲波形复用法、空间复用法、方向复用法、波长复用法和偏振复用法的工作原理及最前沿的研究进展;最后,具体分析了单腔双光梳在光谱学、测距、光纤传感等领域的应用情况,并展望未来单腔双光梳的研究与发展方向,为推动单腔双光梳技术性能的进一步提升和广泛应用提供借鉴。     

利用外加气体改进自激振荡脉冲射流的动态特性

本分析了控制自然振荡脉冲射流的动态特性的几种方式，建立了振荡腔内碰撞剪切流动中的声速模型，着重探讨了外加空气对射流振荡频率的影响。研究表明：振荡腔内气体含量对自激振荡脉冲射流的振荡频率有很大影响，气体含量少，振荡频率高，气体含量高，振荡频率低。实验和理论分析相一致。     

气举用振荡脉冲射流破碎器的研究

本文着重研究了气举用振荡脉冲射流破碎器在淹没条件下的动态特性、冲蚀特性和现场试验情况。实验表明在淹没条件下振荡脉冲射流不仅具有强烈的动态脉动冲击特性，而且具有波动的径向流动（附壁流动）。在相同条件下振荡压力能破碎连续射流所不能破坏的土岩，而且能产生波动上举力；波动的径向流动使作用在破碎的土岩颗粒上的升力增大，使作用在土岩颗粒上的上举力大于压持力，导致土岩颗粒易于流动。在气举上使用脉冲射流喷嘴，其轴吸浓度稳定，提取的固液混合液浓度比采用连续射流喷嘴时的大。     

Strength analysis and optimization of the barrel nozzle of a powder water cannon

We perform the optimization of the barrel nozzle of a powder water cannon. The nozzle profile is specified, which makes it possible to obtain impulsive water jets with the required velocities for the minimum pressure inside the installation. The stress-strain state is analyzed both for the actual experimental device and in the case of its optimal geometry. The numerical calculations are carried out according to the maximum distribution of the pressure of water upon the barrel obtained by using the Godunov method, which enables us to construct a lighter mobile and more powerful device. __________ Translated from Problemy Prochnosti, No. 2, pp. 137–146, March–April, 2006.     

隧道火灾中正庚烷池火的火焰振荡特性研究

在小尺寸隧道实验台开展一系列实验,对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率,分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中,正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变,过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段,其无量纲火焰振荡频率St均和Fr^-0.5成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响,在间歇性顶棚射流火焰阶段,隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率,从而增大比例系数;在连续性顶棚射流火焰阶段,由于反浮力壁面射流的卷吸作用,隧道宽度减小反而导致比例系数减小。     

增压式脉冲水射流破碎硬岩机制及性能表征

增压式脉冲水射流作为一种新型的脉冲水射流,具有增压幅度大、射流参数可控和能量利用率高等优势,在硬岩破碎领域具有广阔的应用前景。为进一步提升射流破岩性能,利用自行研制增压式脉冲水射流发生系统开展破碎花岗岩试验,基于三维形貌扫描技术,提出射流破岩宏观性能精确表征方法,探究不同工艺参数对射流破岩性能的影响规律,揭示射流作用下岩体内部细观破裂机制和损伤分布特征。结果表明：当射流压力为60 MPa时,破岩性能参数存在明显的阶跃式增长;当靶距大于100 mm时,破岩性能参数急剧下降,当喷嘴直径为0.5 mm时,破岩性能参数达到最大。花岗岩在射流冲击作用下形成以“初生裂纹、径向裂纹、衍生裂纹”组成的裂纹网络,破碎坑呈勺状,入口面积大,深度较浅,破碎形式为由内部裂隙扩展所引起的片状剥落;同时,射流对岩体的损伤破坏存在着局部效应,随着深度的增大,总体损伤区域分布范围基本不变,密集损伤区和损伤程度迅速减小。研究结果为推动增压式脉冲水射流破碎硬岩工程应用提供理论支撑。     

行波热声发电系统自激振荡的非线性动力学研究

利用非线性热声网络模型建立了一种行波热声发电系统的简化动力学演化方程,考察了系统自激振荡过程。重点探究非线性热声效应的影响,并与仅考虑线性热声效应的情况进行对比。结果表明,当仅考虑线性热声效应时,振荡曲线不断增大,无法达到稳定值;而考虑非线性热声效应时,自激振荡最后达到稳定幅值。进一步研究得出,系统电机的非线性阻尼系数越大,系统稳定后的振荡幅值越小。对不同电机非线性阻尼系数时系统产生的振荡曲线作频谱分析,计算结果和实际情况相近。最后考察了回热器未达临界温度梯度时系统的自激振荡过程。     

1420冷连轧机的动态特性及颤振分析

冷连轧的颤振现象是世界各国普遍关心的课题。针对我国某钢厂1420冷连轧出现的颤振现象,从实测人手分析了它的振源和颤振频率,又用有限元分析方法验证了机座发生颤振的实验结论。作为颤振振因的深化研究,对颤振出现前的“拍振”现象进行了分析,推证了轧制过程中有一个自激频率,存在,而且当它与轧机系统的某个固有频率无限接近时会立即引起轧机工作的不稳定。最后,通过建立该系统的非线性扭振微分方程和它的摄动解,进一步证明这种不稳定现象出现是由于轧制速度提高到一定值时系统内产生了负阻尼,其结论是负阻尼是引起轧机颤振的振因。     

流动诱导空腔振荡频率方程的改进

研究了流动诱导空腔振荡的机理，并做了相应的实验。基于流动诱导空腔振荡的机理和小尺寸空腔(长深比L／D=4，2)的实验，对预测流动诱导空腔自由剪切层自激振荡模态的频率方程和声学模态的频率方程作了合理改进，实验结果表明，这一改进提高了流动诱导空腔剪切层自激振荡模态和声学模态的预测精度，并能用于工程计算。     

Differential precisely controllable piezoresonant absolute pressure transducer with a manifold increase in sensitivity

A new system is developed for a multiple increase change in the output of transducer frequency that leads to an increase in its sensitivity. The system does not disturb the vacuum and it makes it possible to perform precise micrometric control of absolute pressure. Deceased. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 12, pp. 34–37, December, 2005.     

自振空化射流研究与应用进展

介绍一种新型射流——自振空化射流的设计原理、冲击压力特性、冲蚀破岩特性和现场应用情况。研究表明,以风琴管结构为基础设计的喷嘴可以产生强烈的自振空化射流,与锥角为 120°的普通锥形喷嘴相比,冲击压力脉动幅度和峰值分别提高24 ％和37 ％,冲蚀岩石效果提高1～2倍。自振空化射流已成功应用到石油工程中,研制出自振空化射流钻头、高压旋转自振空化射流处理近地层技术和自激波动注水技术,取得明显的经济效益。