旋转环形射流对上隅角积聚瓦斯的作用机理

在简要分析环形射流基本特性的基础上,推导出环形射流完全发展区的速度分布计算公式和卷吸含瓦斯流的沿程平均瓦斯浓度分布计算公式,分析了环形环烧射流横穿巷道主风流时的弯曲变形及驱散射上隅角积聚瓦斯的过程,论述了旋转频率及环形射流与圆形射流有效出射面积比对射流的射及弯曲变形的影响,现场试验验证了环绕射流的卷吸和风速脉动特性具有柔性排放效应,可有效,安全有驱散上隅角积聚瓦斯。     

新型孔式环形射流泵的结构设计及仿真分析

用射流泵进行煤层气的开采过程中,现有射流泵存在射流产生的负压较低,煤层气的吸入量不足等缺点,导致生产效率较低。针对此,首先基于环形射流原理,提出设计了一种新型孔式环形射流泵。并且基于FLUENT构建了该泵的数值分析模型,模拟结果显示,针对同一口井,孔式环形射流泵的开采效率要高于常规射流泵。     

旋转射流风机驱散上隅角积聚瓦斯的研究

针对U形通风系统采煤工作面风流结构特点及旋转射流具有扩散角大、吸卷能力强的特性,提出了利用旋转射流风机处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚的新方法。根据采煤工作面特殊环境要求,给出了旋转射流风机的设计方法,并应用流体软件对旋转射流风机的应用进行了模拟。结果表明,旋转射流风机处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚具有明显效果,为旋转射流风机在采煤工作面上的实际应用提供了理论依据。     

径向水平钻孔直旋混合射流喷嘴流场特性分析

为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流喷嘴。运用数值模拟方法,采用RNGk-ε湍流模型对所设计喷嘴的内外流场进行了三维流动特性分析,运用高速摄影对射流结构和破岩特征进行了对比。结果表明,直旋混合射流喷嘴所形成的射流具有直射流和旋转射流特征,比锥形直射流喷嘴扩孔能力强、比旋转射流喷嘴钻孔深度大。直旋混合射流的轴向速度与直射流相比不存在等速核,与旋转射流相比轴心速度高,能够形成一定的钻孔深度,不会形成孔底锥起;切向速度沿喷嘴径向呈现“M”型分布,能形成较大的孔径;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离。流场特性模拟结果与实际破岩钻孔特征基本一致。     

环形多喷嘴射流泵结构参数的实验研究

环形多喷嘴射流泵的被吸流体在射流泵内沿直线流动,特别适合于抽吸含有大量固体颗粒的混合流体,在大口径反循环钻井和河道清淤等工程中具有广阔的前景。通过大量的实验,研究了环形多喷嘴射流泵各结构参数对射流泵性能的影响,为合理设计这种泵提供了理论依据。     

旋转锥形磨料射流钻孔性能的研究

介绍了旋转锥形磨料射流的调制方法以及利用其进行钻孔的试验系统,分析了旋转锥形磨料射流钻孔的机理,研究了加旋元件结构参数及射流参数对钻孔性能的影响关系,结果表明：用旋转形磨料射流在普氏硬度f≈4的硬煤试块上进行钻孔,可以在喷头不旋转的情况下钻出深孔,其直径比喷嘴孔径大20－30倍,具有较好的钻孔性能。     

非淹没旋转射流的数值模拟

利用FLUENT软件,对叶轮加旋法产生的非淹没旋转射流流场进行了数值模拟,根据计算结果分析叶片导向角和喷嘴出口段长度对射流扩散角的影响规律。将数值模拟结果与试验结果进行了对比,得出了较为一致的结论,为煤层中旋转射流割缝技术的应用提供了强有力的理论依据。     

影响水气旋转射流吸除尘器性能的参数研究

为了找出影响水气旋转射流吸除尘器的因素,分析了水气旋转射流吸除器的工作原理:通过理论分析初步确定水气旋转射流系除尘器的相关参数,并进行不同水压、喉嘴距、除尘器结构对吸气量和除尘效率影响的正交试验,得出最佳匹配参数.结果表明,可以通过正交试验得出水气旋转射流吸除尘器的最优配置参数,为设计高效除尘器提供数据支持.     

环形多喷嘴射流泵结构参数的实验研究

环形多喷嘴射流泵的被吸流体在射流泵内沿直线流动,特别适合于抽吸含有大量固体颗粒的混合流体,在大口径反循环钻井和河道清淤等工程中具有广阔的前景。通过大量的实验,研究了环形多喷嘴射流泵各结构参数对射流泵性能的影响,为合理设计这种泵提供了理论依据。     

磨料气体射流冲蚀磨损岩石特征分析

磨料气体射流在辅助钻孔和卸压增透时,能够避免塌孔,从而提高采出率。明确磨料气体射流破岩特征是推广磨料气体射流应用的重要理论基础。但目前的磨料气体射流冲蚀磨损模型忽略了反射磨料的作用。为此,开展了不同磨料种类和不同靶距条件下,磨料气体射流冲蚀灰岩实验,采用电镜扫描冲蚀坑不同区域的冲蚀特征进行分析,结合离散元模型分析磨料在冲蚀灰岩过程中的运动轨迹,明确磨料气体射流冲蚀磨损特征以及反射磨料的作用。得出磨料气体射流冲蚀灰岩时,冲蚀坑的形态大致为倒圆锥形,在冲蚀坑底部存在环形平台,环形平台下面为类球体状的冲蚀坑底部。造成这种冲蚀坑形态的主要原因为磨料气体射流流场结构的特殊性,在磨料气体射流轴心和边界处存在环形区域,环形区域内没有磨料存在。轴心处入射磨料是形成类球体的主要因素,磨料反射后趋向环形区域运动,在反射过程中,扩大了类球体和冲蚀坑直径,并形成了环形平台。类球体底部是以入射磨料的冲击应力波导致岩石破坏,类球体侧面是反射磨料造成的多次塑性变形,环形平台处存在入射磨料导致的塑性变形和反射磨料导致的疲劳破坏,冲蚀坑侧面主要以反射磨料产生疲劳破坏为主。磨料硬度对煤岩体冲蚀磨损诱因和磨损破坏特征没有影响。但较硬磨料冲蚀煤岩表面具有更高的粗糙度,同时具有更高的破岩效率。     

径向水平钻孔直旋混合射流钻头设计与破岩特性

为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流钻头。给出了射流钻头设计方法,通过破岩实验,分析了直旋混合射流钻头结构对其破岩特性的影响。结果表明,直旋混合射流结合了直射流和旋转射流优点,比锥形喷嘴圆直射流扩孔能力强,比纯旋转射流钻孔深度大。影响直旋混合射流钻头破岩效果的结构参数较多,存在最优破岩效果结构参数,可通过不同参数组合调节破岩钻孔特征。需要进一步开展流场结构与破岩机理分析,为径向水平钻孔中射流钻头的设计提供更好的指导。     

钻孔口旋转水射流吸除尘试验研究

为解决钻孔产生粉尘的治理问题，提出了钻孔口旋转水射流吸除尘技术，分析了旋转水射流吸除尘原理，进行了钻孔口旋转水射流吸除尘试验。结果表明，钻孔口采用旋转水射流吸尘除尘技术降尘效果明显，且系统简单、使用方便。     

氮气-细水雾雾化装置内气体旋转射流场特性研究

为优化矿用氮气-细水雾防灭火技术中关键组成部分氮气-细水雾雾化装置的设计,利用球形5孔探针对气体经过整体式导叶起旋器在雾化装置扩张段所形成的速度场进行了试验测定,明确了装置的扩张段会形成明显的旋转射流流场。利用Fluent软件对5孔探针所进行的气体旋转射流场特性实验进行数值模拟,所得出的结果与实际实验结果具有较好的相符性,进一步确定了雾化装置内气体旋转射流场的特性,为以后雾化装置起旋器的设计工作奠定了基础。     

非淹没高压旋转水射流喷嘴割缝参数试验研究

利用高压水力系统在实验室对不同设计参数的高压水射流喷嘴进行了切割不同硬度试样的试验,找出了喷嘴参数与割缝宽度和深度的关系,优化了割缝喷嘴的设计和加工参数,为高压旋转水射流割缝喷嘴的设计和加工以及割缝技术在煤矿瓦斯抽采领域的应用提供了实验依据。     

环形射流泵射流附壁效应与自吸性能的实验研究

在 大面积比环 形射流泵 中会发生 高速射流的 附壁流动, 影响射流 泵的自吸 性能的发 挥,本文通过实验,研究了射流附壁效应与环形射流泵自吸性能 及射流泵各结构参数之间的关系。     

旋流喷嘴钻头在NP32-3646井的现场应用分析

南堡32-3646井是一口四开三段制定向井,设计井深5798 m。3864~4265 m(井斜29.18°的稳斜段)试验了五刀翼旋流喷嘴PDC钻头(主切削齿直径16 mm,3个11 mm常规水眼和4个18 mm旋流喷射水眼)。针对深井超深井钻进中常采用的相对较高的钻井液密度和粘度,不利于提高钻头破岩效率的问题,在系统介绍旋转射流发生机理和破岩机理的基础上,对NP32-3646井五刀翼旋流喷嘴PDC钻头现场应用情况进行了分析。试验结果表明,旋转射流因具有切向、轴向和径向三维速度,可在高粘钻井液条件下更好地改善井底清岩效果,并通过剪切、冲蚀、拉伸和磨削等多种方式实现辅助破岩,从而提高钻井效率。试验钻头进尺401 m,平均机械钻速4.45 m/h,可较好地满足现场钻进需要,具有良好的推广应用前景。     

旋流自进式钻孔技术在瓦斯抽放中的应用研究

介绍了超短半径径向水平钻井系统的组成、旋流自进式钻头的结构及工作原理;分析了旋流自进式钻孔技术的破岩机理、钻进过程、钻进力、成孔直径和钻进深度。旋流自进式钻头应用于径向水平钻井技术,可以同一垂直孔中在不同煤层内完成多个水平钻孔,大幅度提高了瓦斯的抽放效率。