赫姆霍兹喷嘴自振射流特性的试验研究

为了提高低透气性煤层的采前预抽效果,增加赫姆霍兹喷嘴自振射流冲蚀效率,基于信号分析方法,从射流的流动状态入手研究赫姆霍兹射流的本质特性。采用传感技术直接获取喷嘴腔内流体压力脉动信号,基于频谱分析法研究不同结构的赫姆霍兹喷嘴产生的自振射流的振荡特性。然后采用声传技术检测围压下自振射流打击标靶时的噪声等级,通过声功率谱探讨了自振射流的空化效果。试验结果表明:赫姆霍兹喷嘴上部分结构参数对自振射流的频谱结构和自激共振频率大小起决定作用,而下部分振荡腔结构对自振射流的频谱幅值具有选择性放大功能,但对自振射流的频谱结构几乎无影响;赫姆霍兹喷嘴上部分结构促进了自振射流的空化产生,而下部分振荡腔增强了自振射流的空化效果。射流的幅频特性和声功率谱研究可为自振射流喷嘴的设计提供新途径。     

基于Morlet小波变换的自振射流瞬态特性影响因素分析

针对喷嘴腔内流体流动为典型的具有时变特性的非定常流动,提出采用时频分析方法对喷嘴腔内流体压力脉动信号进行分析。首先,通过Morlet小波变换联合小波脊线方法提取自振射流喷嘴腔内流体压力脉动信号的瞬时频率。然后,研究不同来流流速、不同来流扰动频率对喷嘴腔内流体压力脉动信号瞬时频率的影响。在此基础上,研究自振射流打击到打击靶上形成的反射压力波对喷嘴腔内流体瞬态特性的影响,以及不同靶距的影响。结果表明:本文方法可有效辨识来流扰动频率、来流流速对喷嘴腔内流体瞬态特性的影响,获取了试验用喷嘴的最优靶距范围,并辨识了反射压力波的影响,为研究自振射流瞬态特性的影响因素提供了有效手段。     

自振射流频率特性的试验研究

淹没条件下自振射流的频率特性决定着射流的打击效果,而获取射流的压力脉动信号对研究自振射流频率特性至关重要。射流的压力信号通常借助于冲蚀试验和标靶打击试验来间接获得,这里采用喷嘴腔内压力信号提取方法对自振射流频率特性进行试验研究。通过比对分析证明,直接采集腔内压力信号可以有效获取自振射流的频谱特征。与标靶打击试验相比,该方法受随机扰动少,频谱清晰,更有利于自振射流特征频率的提取。在此基础上,通过频谱分析得到自振射流的共振频率,并研究来流参数对自振射流频率特性的影响。试验结果显示,自振射流的共振频率并非是对来流扰动频率的直接放大,且受来流扰动的影响很小。来流速度对自振射流共振频率的影响较大,随着来流速度的增加,自振射流的共振频率及其对应的幅值均显著增加。这表明适当加大来流速度可以有效地改善自振射流的振荡特性。     

基于管道流体信号的自振射流特性检测方法

提出基于管道流体信号的自振射流特性检测方法, 将压力传感器从高压罐内移至高压罐外, 布置在高压罐外的前端管路上, 从而避开高围压环境影响; 通过双压力传感器拾取管道流体压力脉动信号, 并运用信号处理技术有效抑制干扰噪声, 提高有用信号强度, 准确获取射流的压力脉动信息.试验表明, 管道流体压力信号的频谱特征与喷嘴腔内检测法具有一致性, 且与理论计算较为吻合, 充分表征了射流的压力振荡特性; 其声功率谱与高压罐内水听器检测结果相一致, 较好地表述了射流的空化作用特性.由此认为基于管道流体信号的检测法用于自振射流特性的检测是完全可行的, 具有先进性, 为高围压下自振射流的研究提供了新手段.      

自振射流喷嘴振荡腔内信号检测方法

为了获取喷嘴振荡腔内的压力脉动信号,提出一种新的检测方法.首先分析自振射流的特性,设计了产生自振射流的喷嘴结构;结合计算流体动力学分析喷嘴腔内动压分布,确定测压点位置;运用流体网络理论分析自振射流的频率特性,在此基础上确定用于实验的微型高响应压力传感器;考虑到腔内振荡信号的非平稳性,采用希尔伯特-黄变换（HHT）信号分析方法.实验结果表明,腔内振荡信号主要集中于40~60 Hz、110~150 Hz和200~310 Hz三个频带,且组成频率成分所对应的幅值差异明显;距离喷嘴出口较近处,自振信号振幅较大,频带窄.      

自振射流装置结构及频率特性

自振射流频率特性包括低频脉动与高频振荡,其发生机理与应用条件均存在较大差异,而现有研究较少。基于流体网络理论建立数学模型,分别计算流体管网与喷嘴的声谐固有频率;基于信号分析方法,获取自振射流的全频谱结构,进而探讨射流装置结构与射流频率特性的关系。试验结果表明,一个完整的自振射流频谱由低频脉动和高频振荡两部分组成,但两者相差近两个数量级;自振射流的低频脉动通常由管网内流体扰动引发,当扰动频率与管网固有频率相接近时,低频振荡增强;其高频振荡由喷嘴出口处流体涡激振动引发,当涡振频率与喷嘴声谐固有频率相接近时,射流产生强烈的高频振荡;低频脉动射流不受喷嘴出口形状和外部环境参数影响,可应用于非淹没或低围压环境下,而高频振荡射流受喷嘴出口形状和外部环境参数影响大,可应用于围压条件下。研究成果揭示了射流装置结构与射流频率特性的关系,为自振射流装置结构设计及深海资源开采提供了技术支撑。     

浅谈"探究式学习"在初中物理教学中的应用

创新型人才要靠创新教育来完成,探究式学习是创新教育的有效方法,要找到学生探究动机切入点,帮助学生形成探究式学习方法,培养学生探究能力,探究式学习讲究合作,离不开信息的整合,探究式学习关系到国家教育大计,下一代人才的培养和国家素质教育的推进.     

喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响

自振射流的振荡特性决定其自激振荡及冲蚀效果，受喷嘴出口结构影响较大，但其影响规律尚不十分清晰。首先从自振射流产生机理出发，分析射流频率组成及特性影响因素，探究出口结构与振荡特性的内在联系。基于信号检测手段，拾取不同出口结构下自振射流压力及噪声信号，实时调整射流作业围压以连续改变自激频率，同时对上述信号进行时频分析以实现射流自激频率及谐振腔声学固有频率的解耦。试验结果表明，扩口角度及扩口长度等喷嘴出口结构参数对自激频率具有显著影响，进而改变自振射流振荡特性。喷嘴扩口角度决定了射流自激振荡的产生与否，恰当的扩口角度能够促进射流剪切层涡环脱落，进而引起初始压力激励，而扩口角度为0°时无法产生有效自激振荡；当扩口角度由10°增加到40°时，自激频率先减小后增加；扩口角度亦会促进自振初生，一定范围内随扩口角度减小，其自振初生空化数呈增高趋势。扩口长度会影响自激频率及自振初生空化数，随扩口长度增加，自激频率减小而自振初生空化数增大。研究揭示了喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响规律，并初步探究了其作用机理，同时定性讨论了喷嘴出口结构参数对射流自振初生空化数的影响，为深入认识自振射流振荡特性提供...