管系水力共振激励脉冲水射流模拟研究

高压脉冲水射流在效能上大大优于高压连续水射流，主要用调制方法产生。利用导管-气室系统可以引发水力共振，使脉冲水射流的振幅提高，从而增强射流的功效。系统的水力状态用水力瞬变理论分析。对于导管很短、始端压力振荡恒定、管内流速不很大的系统，瞬变工况可用一个微分方程表达，并用有限差分法和迭代法求解。水力共振的条件及强度取决于诸多因素，用搜寻的方法寻求。模拟研究为开展实验研究提供依据和指导。     

空气室位置对脉冲水射流的影响

应用水力瞬变特征线解法，建立设有空气室的脉冲水射流系统的数学模型，差分网格只取脉冲源、空气室和喷嘴三个边界点，用所创立的变时步法解算。算例说明，空气室的位置对射流有重要影响，应当按备系统的具体情况正确设置，以取得增强脉冲水射流的效益。     

脉冲射流割缝技术在石门揭煤中的应用研究

针对西南地区煤矿石门揭煤周期长,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出了利用自激振荡脉冲水射流在煤层中割缝,增加煤层透气性,提高瓦斯解吸率,缩短石门揭煤时间的新思路.研究了高压脉冲水射流自激振荡的形成机理及其特性;通过实验室试验研究供水压力、流量等因素与切槽深度、宽度的关系,优化了自激振荡喷嘴结构及高压脉冲水射流的水力参数.通过在重庆逢春煤矿+523S4机轨巷揭M8煤层应用表明,使用自激振荡脉冲水射流割缝在煤层中的影响范围可达1.5m以上,增大了煤层瓦斯解吸能力,瓦斯释放量提高了4.4倍,钻孔数量减少了60%,缩短工期达70d以上,提高了工效.     

脉冲高压水射流工作原理及研究现状

综述了脉冲高压水射流技术的发展过程，指出脉冲水射流是一种有发展前途的新型射流技术，通过对脉冲高压水射流工作原理的分析，显示了脉冲射流切割和破碎材料的潜在优势，详细探讨了振荡脉冲射流、脉冲水炮的电液动脉冲射流的发生机理和脉冲特性，并简要介绍了几种其他型式的脉冲射流。     

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。     

水力冲孔防突措施的破煤理论分析

为了确定不同硬度的煤在高压水射流破煤时所需的破煤压力,以淮南矿业集团潘三矿和谢桥矿为试验点,通过理论计算把实际用的多喷嘴转化为计算用的当量喷嘴,通过当量直径和流量系数计算出水射流的压力,再扣除管路系统的压力损失就能得出高压水射流的出口压力,再结合矿井的实际条件可知实验煤层的坚固性系数,通过拟合的煤层抗压强度与煤的坚固性系数关系σc=10f就可得出煤的临界抗压强度.从而得出水力冲孔高压水射流所需的破煤压力,理论分析并结合实际考察得出合理的破煤压力取8～15 MPa比较合理.     

高压水射流与机械联合作用处理堵塞油管

在油田开发过程水泥浆堵塞油管现象时有发生.传统的处理方法是将这些堵塞的油管报废,结果造成很大的浪费.在系统研究高压水射流流动规律和动力特性基础上,深入分析了水力与机械联合破岩机理,根据不同使用条件和适用对象,对水射流参数进行了调整,对钻头切削齿和喷嘴布置进行合理的设计.首创了一种高压水射流处理水泥堵塞油管新技术,设计制造了清洗堵塞油管专用设备和工具,现场实验取得了突破性进展.     

增压式脉冲水射流多脉冲特性试验研究

射流尖端产生的水锤效应有助于硬岩的高效破碎.为进一步明确增压式脉冲水射流初始脉冲(射流尖端)特性,基于超高速成像系统,开展增压式脉冲水射流流场信息采集试验,并以晕轮为标记点,对射流多脉冲尖端的瞬时速度和穿透距离进行定量表征.结果表明：增压式脉冲水射流在单周期传播过程中孕育多重脉冲特征,多脉冲通过追逐-逼近及覆盖动态竞争成为初始脉冲,初始脉冲最大速度发生于第2脉冲之中.同时,多脉冲动态竞争导致射流存在“双峰”水锤优靶点,随着预定冲蚀靶距的增加,初始脉冲峰值速度发生位置由第1脉冲迁移至第2脉冲,这即意味着水锤优靶点由近喷嘴第1靶点迁移至远喷嘴第2靶点.研究结果为进一步利用增压式脉冲水射流初始脉冲提供依据和参考.     

基于ROV的水下高压水射流系统及工艺研究

由于海洋平台的导管架长期浸泡在海水里会有大量的海生物附着在其表面,导致其负重增加、承载能力急剧下降,大大缩短了海洋平台的服役寿命。因此研发高效的专用清除装置将导管架上附着的海生物及时清理掉迫在眉睫。在参考国外先进技术的基础上,结合我国现有技术条件,研制出了高效实用的海下导管架附着海生物清除系统,对其清除效果进行了海下测试,并对其关键部位——高压水射流喷枪进行了FLUENT仿真。首先根据实际情况对清除系统的功能要求进行分析,确定了高压水射流系统的整体结构以及组成;然后借鉴国内外相似设备的研究经验,并根据清除系统的功能要求对高压水射流喷枪的机械结构进行设计;同时对喷枪内高压水的流动状态进行了FLUENT模拟仿真,根据仿真结果对其清除效果进行了预测,并对喷枪设计不合理之处进行了优化;最后对设计的系统进行海试测验。结果表明,该水下高压水射流系统完全满足其功能要求,可以便捷高效地将海底导管架上附着的海生物清理掉。     

电液压脉冲水射流强化金属表面的研究

分析电液压脉冲水射流的工作原理及电液压脉冲水射流发生器的设计方案,对射流发生器的聚能效应和射流的运动进行探讨.实验表明采用电液压脉冲水射流冲击金属表面,的确能使金属表面的强度和硬度得到提高.     

进气谐振器对汽油机进气性能影响的计算分析

利用进气谐振增加进气量是提高发动机动力性能的有效途径。在实验结果与计算结果对比验证方法可行的基础上,采用数值计算的方法,对并联进气谐振器各参数对单缸发动机充量系数的影响规律进行研究,结果表明:采用谐振器能够使谐振转速附近的充量系数提高2％左右;通过改变谐振腔、谐振管管径及管长等参数就能够改变充量系数最大点的位置,且最大充量系数所对应的转速要比谐振转速高50r／min;谐振器管的横截面积与进气管有效流通面积相近时可以获得较好的充量系数,谐振器管横截面积过大或者过小都不利于谐振器效果的发挥;谐振器容积过大或者谐振管长度过长都会降低谐振效果。     

Bending vibration control of pipes conveying fluids by nonlinear torsional absorbers at the boundary

A nonlinear torsional absorber, which can overcome the influence of the fluid velocity on the natural frequency, is employed at the boundary to restrain the bending vibration of a pipe for the first time. By using the rotating angle at the end of the pipe, the bending vibration energy is pumped to the boundary absorber. The nonlinearly coupled pipe-absorber governing equations are obtained by the generalized Hamilton's principle. Steady-state responses subjected to a basement excitation are discussed by the modal-correction-harmonic-balance-method. According to this method, the boundaries of the pipe are treated as the generalized governing equations. In this way, those nonlinearities and time-dependent terms in the boundary are involved in the response completely. A direct simulation method, called the differential quadrature element method(DQEM), is used to verify these analytical results. The investigation indicates that the nonlinear boundary absorber owns two outstanding advantages. The first one is that the natural characters remain the same and the absorber can capture the resonance of the pipe automatically. The second one is that the absorber works at all natural modes. Especially, by using the nonlinear damping, the absorber will not worsen the weak vibration in the non-resonance region. The parameters of the absorber are investigated to optimize the efficiency in detail. The result finds that good efficiency can be achieved with a tiny mass. Meanwhile, the efficiency becomes better as the damping increases. With the help of these investigations, the work provides a new strategy to protect pipes conveying fluids from being destroyed by the vibration.     

制冷压缩机配管系统模态分析及振动特性

为了减小制冷压缩机运行过程中配管系统的振动,采用Pro/Engineer软件建立制冷压缩机配管系统和管道内部气柱的三维实体模型,然后利用有限元分析软件ANSYS分别对配管系统和管道内部气柱进行结构模态分析和声学模态分析,得到配管系统和管道内部气柱的前6阶固有频率。计算结果表明：配管系统的4阶固有频率与压缩机激发频率非常接近,会发生共振;而管道内部气柱的固有频率不在共振区内,不会发生共振。基于此,研究了回气管长度、排气管长度和固定支撑数目对制冷压缩机配管系统振动的影响特性。模态分析结果表明：随着回气管和排气管长度的减小,制冷压缩机配管系统和管道内部气柱的各阶固有频率逐渐增大;当回气管长度设计取值合理时,配管系统和管道内部气柱的固有频率能够有效避开共振区,共振不会发生;随着排气管长度的减小或固定支撑数目的增加,配管系统的固有频率逐渐远离共振区,有利于避免共振发生,且设置2个固定支撑较为合理。模拟结果与文献试验比较吻合一致。     

锅炉房供热量调节运行经济性分析

针对采用量调节的闭式供暖系统,以河北承德某小区为例,运用理论图解的方法对调节并联水泵共用管路阀门和调节并联水泵非共用管路阀门两种运行方案的经济性分析比较,可知当管网流量大于锅炉总循环水量79%时,采用调节并联水泵非共用管路阀门是节约电能的,但采用并联水泵非共用管路阀门调节方案时,对系统的循环水量是有最低限制要求的,否则会损坏水泵。     

进气谐振对单缸发动机动力性能影响的试验研究

利用进气过程增加气缸内的进气量是提高发动机动力性能的有效途径,对发动机进气过程的动态特性进行了理论分析,并对进气管道和谐振器的结构参数进行了理论计算。在单缸摩托车汽油机上进行试验,结果显示,发动机输出的最大功率和最大扭矩提高了6%~8%,并且随着谐振器工作容积的变化,功率和扭矩的变化也呈现一定的规律性。因此,在一定的转速范围内,合理利用进气谐振可以有效提高发动机在该工况下的动力性能。     

配电网PT铁磁谐振的机理分析

利用相模变换理论,建立配电网发生绝缘放电时的故障分析模型,运用时变相量的分析方法分析配电网PT发生铁磁谐振的原因,并建立非线性并联铁磁谐振模型,分析电网发生铁磁谐振的机理.配电网的铁磁谐振分为两种类型,即暂态谐振和稳态谐振,发生暂态谐振的主要原因是由于扰动发生时,电网对地等效电容被迅速充电,导致电容储存的电能对PT放电导致暂态谐振.稳态谐振的发生机理则是由于PT铁磁非线性导致系统存在多个稳定运行点,当扰动较大时,将使得配电网电压运行点从正常的状态转移到谐振的稳定运行状态,能否激发稳态谐振取决于扰动量的大小.利用胜利油田6 kV系统作为仿真对象,仿真结果表明,上述理论是正确的,对解决配电网PT烧毁事故具有指导意义.     

基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统设计

在磁耦合谐振式无线电能传输系统中,当传输线圈偏移和负载发生变化时,会改变系统的谐振频率点,导致系统工作在失谐状态,传输效率大幅度下降。针对该问题,设计了一种基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统。首先从原理上对串-串(SS)型系统的失谐进行了分析,得到高频逆变器输出电压和电流的相位角与谐振频率的关系;然后通过实时监测发射线圈电流和高频逆变器输出电压,并在控制器中计算其相位差,再根据相位角与谐振频率的关系对系统的工作频率进行实时连续调节,使系统重新恢复谐振;最后选用STM32F407作为主控芯片,搭建了SS型无线电能传输系统进行实验验证。实验结果表明,该方案可以实现系统频率的实时调节,保证系统重新达到谐振状态,提高了系统的传输效率。     

建筑热水管系图式分析与运行调试

建筑热水管道系统是在环状管网条件下运行,其立管流量受环参数的影响,在原枝状管系条件下得到的设计流量值基础上重新分配。经分析发现,将热水的接入点和回水接出点分设在管系的两端,是最佳的管系图式。此时．最不利供水立管已不在系统的最远端．而是位于管系中部的立管．随着立管数量的增加,管系各立管配水流量的不均匀性也急剧增大,其相应的系统运行调试工作可参考本文中“热水立管局部阻力系数加载参考表”所提供的数据．将管系中部的主管作为基准来进行。     

滴灌中的管网水力计算

随着节水灌溉事业的健康发展，节水灌溉工程措施逐步深入，在水资源越来越缺乏的今天，发展喷滴灌等新型节水灌溉模式势在必行，滴灌中的管网水力学计算关系到水泵选型及动力配套，优化管网水力学计算，不但可以合理配置管网，而且大大降低管网工程投资。     

加油系统的管网布置对水力瞬变的影响

以机场加油系统管网为例,针对环状管网和枝状管网的特点分别建立了水力瞬变数学模型,并采用特征线法对不同布置的加油系统管网进行了水力瞬变数值模拟,实例模拟结果表明环状管网比枝状管网的水力瞬变压力峰值低,且管道各部分的压力较为均衡,稳定性和可靠性较好,可有效减弱水力瞬变的破坏和影响。因此,机场加油系统更适合采用环状管网。