磨料射流中磨料粒子的加速机理和运动规律

根据二相流理论讨论了磨料射流中磨料粒子的加速机理和运动规律，按喷咀收缩段为准二维流场，对磨料粒子运动方程进行了求解，并对磨料粒子速度和流场速度进行了比较，从而为磨料射流在实际应用中充分发挥效益提供了理论依据。     

液气射流泵性能的试验研究

通过试验及用闪频仪对透明射流泵内气液二相流运动过程的观测,本文对液气射流泵的工作原理及射流破裂机理进行了初步的分析。应用流体力学的基本原理,推导并初步验证了单级液气射流泵的基本性能方程及其简化式;提出了液气射流泵在抽真空时的性能方程的经验表达式,确定最优参数的计算方法和效率较高的液气射流泵设计方法,按此方法设计的液气射流泵用于抽真空时的等温压缩效率最高可达35%。     

磨料射流中磨料粒子的加速机理和运动规律

根据二相流理论讨论了磨料射流中磨粒子的加速机理和运动规律。按喷咀收段为准二维流场，对磨粒粒子运动方程进行了求解，并对磨粒子速度和流场速度进行了比较，从而为磨料射流在实际应用中充分发挥效益提供了理论依据。     

淹没磨料射流的岩石冲蚀实验研究

为了有效解决水下切割问题,并大大提高射流的切割能力,将淹没射流装置与磨料射流系统融合形成淹没磨料射流系统,采用高分辨率的数码摄像系统,研究了淹没磨料射流空泡云的形成;利用电子天平的精确测量系统,测试分析了淹没磨料射流对岩石的冲蚀性能.结果表明:淹没磨料射流在岩石冲蚀实验中,最优有效靶距直径比为4.28,最优冲蚀时间为1 min,较纯水空化射流工作效率提高3倍.随着泵压的增加,淹没磨料射流对花岗石的冲蚀质量、冲蚀深度增加;随着围压的增加,对花岗石的冲蚀质量、冲蚀深度减少.     

微磨料气射流加工机理实验研究

微磨料气射流加工技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的技术.对脆性材料微磨料气射流加工机理的实验研究是精细精密加工领域一个重要研究方向.为研究微磨料气射流加工的一般机理,在一套自制微磨料气射流装置上实验并分析了喷射参数及磨料参数对微磨料气射流加工影响的数据,得到了微磨料气射流加工中喷射距离、喷射时间、喷射压力、喷射流量和磨料粒度对加工效果的影响的一般规律.     

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。     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程.采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理.     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

淹没前混合磨料射流的数值分析

利用CFD方法对淹没条件下前混合磨料射流流场进行了数值模拟,研究了喷嘴内外液固两相流的速度规律.仿真结果表明:磨料水射流在淹没条件下的耗散较大,磨料粒子速度最大值出现在一定喷距处;对于圆柱、圆锥、锥直型3种不同形式喷嘴,以锥直型喷嘴效果更优;仿真结果与实验结果基本一致.     

基于等分法和迭代算法的磨料射流速度模型

针对前混合磨料射流磨料速度模型中存在的磨料受力考虑不全,无法体现磨料加速度、阻力系数以及雷诺数等关键参数的变化等问题,以固液两相流理论为基础,建立了磨料在高压管路、喷嘴内的速度模型,并基于等分法和迭代算法的数值求解方法,求解了磨料速度模型。计算结果与参考文献的平均百分比误差在5%之内,验证了该算法。同时利用该速度模型得到了磨料在高压管路和喷嘴内的速度、加速度、阻力系数以及雷诺数的变化规律：(1)高压管路内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大,最后无限接近于水的速度;磨料加速度和雷诺数随磨料运动距离的增加逐渐减小,最后会趋于零;而阻力系数则随磨料运动距离的增加逐渐增大。(2)喷嘴收敛段内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大;磨料加速度、阻力系数以及雷诺数随磨料运动距离的增加有一个先减小后增加的过程。(3)喷嘴直线段内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大;磨料的加速度、雷诺数和阻力系数随着磨料运动距离的增加逐渐减小。     

Impingement capability of high-pressure submerged water jet: Numerical prediction and experimental verification

At jet pressures ranging from 80 to 120 MPa, submerged water jets are investigated by numerical simulation and experiment. Numerical simulation enables a systematic analysis of major flow parameters such as jet velocity, turbulent kinetic energy as well as void fraction of cavitation. Experiments facilitate an objective assessment of surface morphology, micro hardness and surface roughness of the impinged samples. A comparison is implemented between submerged and non-submerged water jets. The results show that submerged water jet is characterized by low velocity magnitudes relative to non-submerged water jet at the same jet pressure. Shear effect serves as a key factor underlying the inception of cavitation in submerged water jet stream. Predicted annular shape of cavity zone is substantiated by local height distributions associated with experimentally obtained footprints. As jet pressure increases, joint contribution of jet kinetic energy and cavitation is demonstrated. While for non-submerged water jet, impingement force stems exclusively from flow velocity.     

横向淹没射流和表面射流问题

本文对淹没射流和表面射流问题进行了较系统地分析和研究。在建立控制方程的基础上以大量数据验证其正确性,并得出几种不同边界条件下的扩展率,扩展系数及附加质量系数的数值,其中深水断面横向表面射流的扩展率是最新的数据。     

Experimental investigation of submerged impinging jets in a plunge pool downstream of large dams

Ｔｈｅｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｗｉｔｈｏｖｅｒｆｌｏｗｓｐｉｌｌｗａｙｓｉｓａｔｙｐｉｃａｌ,ｓａｆｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｍｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｉｎｎａｒｒｏｗｖａｌｌｅｙｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｉｔｉｓｑｕｉｔｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｓｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｄｉｆｆｕｓ…     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。     

SPH和FEM耦合法模拟磨料水射流中单磨粒加速过程

针对Eulerian和ALE(arbitrary lagriange eulerian)方法仿真研究磨料水射流喷嘴中磨料粒子加速过程的局限性,提出采用SPH(smoothed particle hydrodynamics)耦合FEM(finite element method)的方法研究后混式磨料水射流喷嘴中低速磨料粒子在高速水射流作用下的流体动力学特性和磨粒加速后撞击靶材的全过程。水用SPH建模,磨料粒子、喷嘴和工件用FEM建模,通过接触算法实现SPH和FEM的耦合以模拟后混式磨料水射流加工的全过程。仿真研究了磨粒和水在喷嘴中各自的速度变化过程;单磨粒在喷嘴中的运动轨迹;不同直径的磨料粒子在不同水压作用下的速度变化过程;不同直径的磨粒在不同直径的混合管中出口速度的变化规律;磨料粒子在工件上的撞击深度。通过与相关实验及理论数据的比较,验证了仿真模型和结果的正确性。     

掺气射流水下扩散浓度分布规律研究

本文对掺气射流在水垫塘扩散的浓度分布规律进行了理论分析与试验研究．实测资料表明：在冲击射流区，掺气射流不同断面的浓度分布存在一定的自模性，且近似符合高斯分布，与理论计算基本吻合．射流轴线浓度沿射流流程以双曲线规律衰减，并给出其半经验公式．     

混浊水用清水视觉器的研究

针对混浊水环境下对海洋平台管节点焊缝和坝体裂纹检测和监测不易实现的难点,研制了一种基于轴对称射流的混浊水用清水视觉器,其基本原理是在适当区域中,造成一定体积的清水视域并用CCD对目标进行观测.在污水射流浓度分布理论的基础上,推导了静止混浊水中自由清水射流起始段与主体段中的混浊水浓度分布规律,并通过试验对射流的可视域进行了验证.试验表明,这种混浊水用清水视觉器能够在混浊水中造出一定体积的可视域,应用CCD能够对可视域中目标进行观测,其可视域的尺度与射流出口尺寸有关.     

固液两相磨粒流研抛变口径管的数值模拟研究

为了探讨磨粒流对变口径类零件的抛光效果的影响,以变口径管零件为研究对象,选用固液两相磨粒流,对磨粒流抛光变口径管零件的加工过程进行数值模拟研究,分析了不同磨料浓度和不同入口压力条件下,变口径管零件内磨粒流的静态压力、动态压力、速度、湍流强度、湍流动能、湍流粘度的分布情况。通过对比分析,研究分析了磨粒流抛光变口径管零件的有效性,可为促进磨粒流超精密加工技术的不断改善提供理论依据,使工件疲劳强度得到改善,增强工件的可靠性,延长工件的使用寿命。     

径向射流紊动特性分析

在应用Realizablek-ε模型对静水环境中径向射流数值模拟的基础上,对其紊动特性进行分析,得到了各种等值线的平面分布图、射流中心线上紊动强度、紊动能及其耗散率的沿程衰减情况,并给出相应的拟合关系式,对各断面的紊动强度、紊动能及其耗散率、雷诺切应力进行分析发现其值在距离出口处一定距离后表现出较强的自相似性,均是从中心向两侧先增大后减小而后达到一个较小的稳定值,与平面射流及圆形射流紊动结构变化规律相似,但它们的最大值均大于后两者的最大值,说明其紊动更加剧烈,对废水有更好的稀释效果.