高压气蚀水射流切割装置的试验研究

提出了一种能较好地诱发气蚀的高压水射流切割装置———射流泵式切割装置．在非淹没条件下对该装置与普通单喷嘴装置进行了对比试验．试验结果表明,在相同的工作条件下,射流泵式切割装置比普通单喷嘴切割装置能耗低、切割深度大．根据试验结果,提出了射流泵式切割装置的最佳工作参数     

低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置性能参数试验研究

通过试验对低压大流量自激式脉冲射流喷嘴装置主要性能参数(结构参数和运行参数)进行了系统研究,得出了低压大流量自激式脉冲射流装置最佳结构参数和运行参数的范围,设计的高性能自吸气式自激脉冲射流喷嘴装置在淹没条件下能够有效提高射流打击力.     

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...     

新型滚珠旋转导致脉冲发生的试验研究

为了解决水力破岩、有效切割金属等工程问题,高压水力脉冲不失为一种有效方法,依据日常生活中的口哨原理提出了一种新型滚珠旋转脉冲喷嘴。新型滚珠旋转脉冲喷嘴产生脉冲机理极其复杂,为验证其脉冲效果,采用流速为50 m/s的高压泵对该喷嘴进行了初步的试验研究,并与普通喷嘴产生的高压水射流进行比较。试验研究结果表明,新型滚珠旋转脉冲喷嘴能产生高频脉冲;普通喷嘴产生的射流属普通湍流,无明显脉冲现象;新型滚珠旋转脉冲喷嘴产生的脉动压力远高于普通喷嘴产生的高压射流,有利于破碎岩石或金属。试验研究可为工程设计提供参考。     

喷嘴偏心距对射流泵性能影响的数值模拟

对射流泵内部流动进行了数值模拟,计算了射流泵在不同喷嘴偏心距下的性能参数,分析了射流泵喷嘴轴线偏离泵体轴线的偏心距对其性能和流场的影响.结果表明:喷嘴偏心距对射流泵大流量比工况的性能有较大的影响,而对小流量比工况影响较小,可忽略不计;随着偏心距的增加,射流泵效率最高点下降并向流量比小的方向移动.在工程应用中,射流泵同轴度精度要求可以定为12级以上.     

环形液气射流泵的理论及试验研究

本文提出了环形双侧吸气新型高效液气射流泵。运用液气两相流体力学基本理论和准二维分析方法,导出了该泵的基本性能方程、动量修正系数及阻力系数的表达式,以及基本方程的简化式。提出了确定该泵最优工作及几何参数的计算方法,通过试验对上述理论进行了验证。     

自激吸气式脉冲射流装置压力及流动特性的研究

利用自制的射流试验平台对自激吸气式脉冲射流装置进行了冲击试验,测量了装置腔体上典型测点压力和靶心冲击力时间历程,运用高速摄像技术观测了装置内部水气流动过程,分析不同结构参数和运行参数下典型测点压力与冲击力脉冲效果,研究了典型测点压力、冲击力脉冲效果与水气流动过程之间的关系。研究结果表明：腔长、下喷嘴直径、工作压力和围压对吸气量有明显的影响;腔长和下喷嘴直径对碰撞体测点压力脉冲效果、冲击力时均值及其脉冲效果均有较大影响,存在着最佳结构参数使装置吸气量、冲击力时均值最大且脉冲效果最好;工作压力和围压对冲击力时均值及其脉冲效果影响较大;装置吸气后腔内形成了气水旋转涡团,气水旋转涡团与碰撞体测点压力和冲击力脉冲效果存在着明显的对应关系,解释了装置产生脉冲射流的原因。     

前混合磨料射流切割大理石板材的研究

叙述了前混合磨料射流切割装置及利用该装置切割大理石板材所进行的切割试验。并以此提出了合理的切割参数。     

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.     

不同围压下自激吸气脉冲射流喷嘴吸气性能的试验研究

深水条件冲沙时,改善自激脉冲射流喷嘴的吸气性能,可以提高射流的打击力和泥沙颗粒的悬浮高度,及延长泥沙颗粒的输移长度.因此,研究自激脉冲射流喷嘴的吸气性能有重要意义.利用自行研制的试验系统对自激吸气脉冲射流喷嘴的吸气性能进行了试验研究,运用无量纲分析法,对一定入口条件下各结构参数和运行参数配比对无量纲吸气量的影响进行分析,得出了深水条件下无量纲吸气量随自激脉冲射流喷嘴各无量纲参数的变化规律,确定了产生高效能脉冲射流相对吸气量的无量纲参数的范围,为脉冲射流喷嘴的结构设计优化提供理论依据.     

分流孔直径对射流式液动锤性能的影响

为了对射流式液动锤内分流结构进行优化设计,应用CFD(computational fluid dynamics)动态分析技术,研究了分流孔直径对射流式液动锤冲击性能参数和射流元件喷嘴处过流断面平均流速的影响,并进行了实验验证.结果表明:不同分流孔直径条件下,冲击功理论计算值与实测值最大相对误差不大于10%,冲击频率理论计算值与实测值最大相对误差小于11.5%;冲击功随着分流孔直径的增大近似以抛物线形式下降;冲击频率和射流元件喷嘴处过流断面平均流速随着分流孔直径的增大近似呈线性下降趋势.该研究解决了此前在设计阶段无法计算分流条件下液动锤性能参数和射流元件喷嘴处平均流速大小的问题,可为油气钻井用射流式液动锤内分流结构的优化设计提供参考.     

牙轮钻头喷嘴射流破岩机理研究

本文以喷嘴射流冲蚀岩石为依据，对牙轮钻头的破岩方式、喷嘴射流的水力破岩和水力辅助破岩机理以及破岩的基本作用和影响因素进行了分析研究。结果表明，在现有机泵条件下牙轮钻头喷嘴射流对泥岩、页岩和粗粒砂岩具有直接水力破岩作用，对石灰岩、细粒砂岩有较好的水力辅助破岩作用。喷嘴射流冲击压力、射流的脉动特性、岩石的孔隙度和裂缝发育条件是影响水力破岩和水力辅助破岩的三个重要因素     

自激振荡脉冲射流装置的频率特性

基于流体网络理论建立了自激振荡脉冲射流装置的相似网络模型,数值计算分析表明,该喷嘴装置具有压力谐振特性和低通滤波特性,在系统固有频率附近,压力响应幅值最大,其固有频率主要由喷嘴形状、结构参数和射流中压力扰动波波速决定,流体压力、振荡腔长、下喷嘴大小和空隙度等对系统的频率特性影响很大,存在产生最大谐振峰值的参数范围,理论分析与实验吻合。提出了相应的自激振荡脉冲振荡喷嘴设计准则,即喷嘴装置的固有频率应接近来流脉动主频。     

射流泵装置流体过渡过程的研究

本文首次将射流泵全特性曲线运用于射流泵装置流体过渡过程的数值计算中，在分析射流泵装置的瞬变运行工作参数随时间变化的同时，着重就射流泵全特性曲线对装置特性的影响进行了研究。计算和分析结果可供工程设计参考。     

脉冲射流喷嘴机理及水力特性研究

在对新型射流机理探讨的基础上，研究了脉冲射流喷嘴的机理和水力能量关系．得出了计算式．结果表明．脉冲喷嘴的瞬时高频射流所获能量是低频射流的２．５５８倍，是连续射流的１．４３８倍．还得出了脉冲射流喷嘴的水马力和冲击力的计算式．为脉冲射流喷嘴的应用及进一步研究，提供了理论依据．     

脉冲喷嘴碰撞壁形状对射流特性影响的实验研究

本文根据现场使用的脉冲喷嘴碰撞壁形状的变化规律,将其划分为七种典型的形状,测试并分析了碰撞壁形状变化对脉冲射流特性的影响规律;同时还将普通喷嘴与七种典型形状碰撞壁的脉冲喷嘴,在相同条件下进行了岩样冲蚀实验。得到了很有意义的结论,这为评价脉冲喷嘴在现场的使用寿命,提供了可靠的依据。     

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%.     

用微型压电陶瓷泵产生液体射流的实验研究

研究微型压电陶瓷泵液体射流装置在不同工作状态下的射流形态和射流速度.实验结果表明该装置产生的射流很快破碎形成液滴.射流速度和液滴速度随着加载于压电陶瓷电极上的电压信号幅值增加而成线性增加.电压信号频率对射流速度的影响则不相同,当信号频率小于2700 Hz时,射流速度随着信号频率的增加而增加,但当信号频率大于2700 Hz时,射流速度基本不变.电压信号模式不仅影响射流速度,还影响射流形态.连续信号模式下,射流破碎后液滴形状更加不规则、液滴大小更加不均匀.     

水煤浆喷嘴射流特性的实验研究

本文在冷态条件下，通过激光多普勒测速仪与激光测粒仪对喷嘴出口雾炬流场的联合测量，得到了喷嘴射流特性变化的一般规律，并为掌握喷嘴射流特性提供了一定的实验依据．     

射流的间歇性对气流引纬的影响

本文对间歇射流进行了理论研究，结果表明：间歇射流开启后很快趋于定常，因此，主喷嘴开始供气应力比引纬开始早△ｔ。而各组辅助喷嘴供气应超前于纬纱头端到达该组辅助喷嘴的时间△ｔ，在满足这种超前供气的条件下，用定常假设来研究气流引纬是比较合理的。