煤层气井负压射流快速排煤粉装置研究

针对煤粉颗粒沉积在煤层气井底部导致埋泵等问题,提出利用射流泵的负压吸附原理和双层同心管柱结构,设计的负压射流快速排煤粉装置,能够快速清除井底煤粉.基于射流泵理论和能量守恒定律,采用洛伦兹混合损失模型,推导出该排煤粉装置的基本性能方程,并综合举升最小压力比,气蚀最大流量比以及效率最优面积比3种约束条件,对装置的具体性能进行了研究.研究结果表明:井深1 000m以上的煤层气井要求举升最小压力比达到0.75以上;面积比和动力液压力越小,井底压力越大,气蚀最大流量比就越大;效率最优面积比为0.27,面积比越大最优流量比越小.最后根据不同井况,在给定动力液压力和流量条件下,设计了喷嘴和喉管尺寸组合.     

水电站技术供水可调射流泵研究

为了进一步研究可调式射流泵的性能,通过对实验设计加工制作的2套喷针,收缩锥角分别为20(Ⅰ型)和55(Ⅱ型)及对应的2套喷嘴,收缩锥角分别为30(Ⅰ型)和64(Ⅱ型),在工作水压力分别稳定在0.5 MPa和1.2MPa下进行可调式射流泵的基本性能和汽蚀性能实验.从模型实验中可以看出,在额定工况附近,可调射流泵的效率略低于不可调射流泵.Ⅰ型可调射流泵的基本性能略优于Ⅱ型,但两者非常接近.可调射流泵的性能与相同面积比的不可调射流泵有很大不同,可调射流泵的设计计算中不能再照搬不可调射流泵的理论.根据实验结果,归纳总结出了可调射流泵的基本性能方程表达式.对同类水电站技术供水系统设计有参考价值.     

自激脉冲发生机理数值模拟及参数影响分析

为了揭示低压大流量下自激振荡脉冲射流清洗的脉冲发生机理，研究了这种工况下喷嘴结构和运行
参数的优化设计范围.通过给出一种应用于大型工业油罐罐底油泥清洗的新型喷嘴结构型式，比较了在低
压大流量工况下该喷嘴脉冲的发生机理、表现形式、分析方法与高压小流量情况下存在的差异.用计算流
体力学（CFD）软件对自激振荡腔内压力场进行数值研究，并对影响频率特性的结构和运行参数进行了逐
一分析，获得了喷嘴的结构参数和运行参数的优化配比范围.结果表明，在低压大流量工况下，空化汽囊
的周期性变化是产生脉冲射流的根本原因，得到的优化参数可直接应用于指导低压大流量自激喷嘴的工业
设计.     

吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响

利用数值模拟的方法研究环形射流泵(AJP)内的空化发展规律,比较分析不同吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响,得到如下结论.1)Realizable k-ε湍流模型结合mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型可以较好地模拟环形射流泵内的空化现象.2)随着环形射流泵出口压力的降低,喉管入口壁面处的空化区域会向喉管内延伸,引发的低压区会不断地向轴心线扩展.当低压区扩展到轴心线时,喉管内空化区剧烈发展,环形射流泵进入极限工况.3)当空化数大于极限空化数时,环形射流泵效率不受空化的影响;当空化数降低至极限空化数时,环形射流泵的效率陡降,空化数保持恒定不再降低,对应的值是极限空化数.4)吸入室角度越小,各个流量比对应的极限空化数越小,泵的空化性能越好.较小的吸入室角度使得环形射流泵更易诱发回流中心及剪切层空化云的产生.     

一种合成射流压电微泵关键结构参数确定方法

为增大无阀微泵流量,改进合成射流微泵设计方法,设计一种基于合成射流压电激励器的微泵结构,并提出关键结构参数的确定方法.在合成射流激励器流场模拟结果基础上,绘制其轴线上的轴向瞬时速度变化曲线以及出口横截面上的轴向速度分布曲线,利用轴线上轴向速度稳定点以及出口横截面上轴向速度分布曲线的零点确定最佳泵腔高度和出口直径.对所选用的合成射流激励器流场进行三维数值模拟,结果表明:利用该方法得到微泵结构的最佳泵腔高度为7 mm,最佳出口直径为1.78 mm.在零背压下,当雷诺数为225、频率为100 Hz时,该合成射流微泵流量可达32.1 m L/min.数值仿真与实验对比验证了方法的可行性.利用该方法可以有效地确定该类微泵在大流量且连续稳定出流性能下的关键结构尺寸.     

水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.     

水—气射流泵(加气阀等)的实验研究与设计方法

本文在实的基础上:一、对水——气射流泵(加气等)的工作性能做了分析并认为,当面积比 m 为定值时,工作压力 P_工、泵尺寸的大小、喷咀距 Z 等对无因次性能曲线有显著影响.因而对于同一 m 值的各水—气射流泵,无因次性能不能只用一条曲线表示。二、提出了水—气射流泵的最佳构造型式.三、提出了:①计算加气阀效率η的公式;②性能包络线的概念;③满足高效率(最佳工况)区域的技术条件,即④当加气阀的 P_工变化时,性能曲线换算的方法。四、综合上述各点结论,提出了设计水一气射流泵(加气阀)的方法与步骤。五、探讨了吸入室内的真空值对水—气射流泵工作性能的影响,提出了抽气射流泵(启动离心泵用)及抽空吸水管所需时间的计算方法。     

淹没条件下自激振荡脉冲水射流冲蚀试验研究

为了提高射流的冲蚀能力,利用自制的自激振荡喷嘴,在淹没条件下进行水射流冲蚀自制砂浆试块的试验研究,得到不同工况下的水射流冲蚀效果.结果表明,靶距对冲蚀效果有明显的影响;脉冲射流的冲蚀体积与冲蚀深度随着腔长的增加,先降低再增加,到达峰值后逐渐递减,在腔长LC=4.5 mm时,冲蚀体积达到最大;在相同工况下,脉冲射流的冲蚀体积比连续射流提高约37.1％～52.3％.     

磨料射流辅助三翼钻头破岩实验研究

通过对磨料射流辅助三翼钻头破碎岩石的力学分析,理论上给出了提高钻进速度的依据,利用自行设计的磨料射流实验系统,采用收敛型喷嘴以不同泵压对预制水泥试件进行冲蚀实验,试验研究表明,在泵压及磨料浓度保持不变的情况下,随着冲蚀深度(靶距)的增加,磨料射流的破岩能力先增大后减小,呈抛物线型变化,存在破碎的最优靶距;随着试件硬度的增加,破岩速度减小,冲蚀深度减小,但破岩最优靶距没有变,同一靶距下,破岩速度变小;随着泵压的增大,磨料射流的最优靶距随之增大,最优靶距受喷嘴加速直线段长度的影响;通过致密砂岩的钻进对比实验得出,在同等扭矩及推力条件下,磨料射流辅助钻进的效率可以提高63.4%.     

高层楼房外表面清洗装置通过鉴定

由焦作工学院刘伟等完成的科研项目“高层楼房外表面清洗装置”于 2 0 0 0年 1 1月通过了由河南省科学技术委员会组织的专家鉴定 .高层楼房外表面清洗装置采用了最新科学技术———高压旋转水射流来进行清洗作业 ,旋转射流由旋转喷头形成 ,该喷头由空化射流喷嘴、弯曲的喷杆、高压旋转密封等组成 .喷嘴的喷射方向与旋转轴线的对称平面成一夹角α ,与旋转轴线成一夹角 β ,喷嘴出口距旋转轴线的距离为Ｒ ,高压水由喷嘴喷射时 ,对喷嘴产生作用力Ｆ ,Ｆ在喷嘴旋转圆周切线方向的力矩为 2ＦＲｓｉｎα·ｃｏｓβ ,该力矩克服掉旋转密封的摩擦力…     

一种喷射泵系统装置和工艺参数的优化匹配方法

以喷射泵系统在给定的工作条件和井底流动压力变化范围内，在满足生产要求的前提下，平均工作效率最高为目标函数，取喷嘴—喉管面积比、地面泵功率和压力、油管尺寸共四个设计变量，从喷射泵复杂的迭代计算过程中确定出气蚀、系统工作性能等限定的十二个约束条件，建立系统优化模型。用约束非线性混合离散优化方法对喷射泵系统装置进行优化匹配。该优化匹配方法可为工程前期系统装置的总体规划和匹配提供理论依据     

空化射流降解水中苯酚的实验研究

通过实验研究进口压力、初始浓度、泵机类型和溶液酸碱度对空化射流条件下苯酚降解率的影响。研究表明,较高的进口压力,较低的苯酚初始浓度,流量较大的高压泵以及溶液液相的酸性环境都有利于苯酚的降解,进口压力为6MPa时效能比最好。     

基于合成射流的无阀压电泵性能

提出了一种可以实现连续出流的大流量无阀压电泵,该泵基于合成射流原理,其输出流量大于泵腔体积变化量.为了分析微泵流动特性及内部流场,建立其三维模型并采用CFX软件进行数值模拟.结果表明:泵腔高度、进口直径和出口直径是影响该泵性能的3个主要因素;进出口间距和泵腔直径对流量的影响较小;在一定速度范围内,对空气和水2种介质的计算结果进行了分析,发现在较小速度范围内2种介质的计算结果相差较大,在较大速度范围内二者相差较小.进口直径为2 mm,出口直径为1 mm,泵腔高度为3 mm,频率f=100 Hz,喷口最大雷诺数Re=750时,流量为24 m L/s,容积变形量为1.12.     

异形喷嘴内部流场的可视化研究

运用Fluent软件对圆形喷嘴、正三角形喷嘴和正方形喷嘴的内流场进行三维仿真模拟。仿真结果表明:喷嘴形状对喷嘴的内流场有较大影响,喷射速度呈现由几何中心向喷嘴壁面逐渐衰减的趋势;随着入口压力的增加,异形喷嘴轴心速度衰减比圆形喷嘴慢,正三角形喷嘴速度衰减最慢。     

结构参数对自激式脉冲射流装置性能的影响

运用自行研制的脉冲射流试验装置,就自激式脉冲射流装置的上下喷嘴直径、腔长和腔径等结构参数对其性能的影响进行了试验,分析了上喷嘴直径一定时,其他结构参数对射流打击力的影响.研究表明,在一定工作压力下,不同下喷嘴直径下的射流打击力随腔长的变化和不同腔径下的射流打击力随下喷嘴直径的变化不同;在不同工作压力下,某一下喷嘴直径下...     

多股磨料组合射流喷嘴设计

射流钻孔是一个动态的复杂过程,在一定水力参数下能否钻出符合形状和深度要求的孔取决于喷嘴型式结构.采用多孔喷嘴形成多股射流组合,使射流能量分布具有局部集中和总体叠加包络的特点,能够有效地实现破岩钻孔.通过改变多个喷孔组合的参数可以调整射流能量分布,从而钻出不同直径要求的孔.射流中添加磨料改变了射流速度分布及衰减规律,对其钻孔性能影响显著.     

串联型脉冲喷嘴的实验研究

根据水声学原理和瞬变流理论,在自激振荡脉冲射流喷嘴的基础上,设计了一种新型的串联型脉冲喷嘴,它由Helmholtz谐振腔和风琴管谐振腔串联组成。实验选用3种不同形状碰撞壁风琴管,采用SD150测试系统,分析了串联型脉冲射流动态特性和形状变化对脉冲射流特性的影响规律,以及泵压和风琴管振荡腔长对射流冲蚀效果的影响。实验结果显示:如果两振荡腔结构参数选择合理,使其固有频率耦合,射流将能激励出更大的流体振荡,射流的瞬时能量将得到更大提高;3种碰撞壁中,冲蚀效果最佳的是球面形碰撞壁风琴管串联型脉冲喷嘴。     

矢量喷管射流对机场道面气流参数的影响

用Runge-Kutta四步时间推进有限体积法，结合Baldwin-Lomax代数湍流模型求解了雷诺平均守恒形式的三维Navier-Stokes方程，计算了不同发动机喷管射流矢量角时机场道面的速度、压力和温度分布。计算结果表明，发动机射流矢量角对机场道面的速度、温度分布有很大影响。     

射流泵内流场的大涡模拟

阐述了二维弱可压缩流体流动控制方程和大涡模拟湍流模型.基于该模型对射流泵各种运行工况进行了一系列数值模拟计算.计算中模拟了异常边界条件下射流泵的流场特性,重点模拟喷嘴出口回流旋涡并给出了可视化描述.对不同计算网格数和大涡模拟系数对计算结果的影响也作了论述.提出的网格生成和数值模拟方法具有较高的效率,计算结果可靠.