自激脉冲射流装置结构参数的无量纲研究

运用无量纲分析法,对一定入口条件下自激脉冲射流装置主要结构参数对无量纲打击力的影响进行了实验研究,得到了无量纲打击力随各结构参数配比的变化规律,确定了自激脉冲射流装置无量纲结构参数的优化范围.实验结果表明,当入口条件一定时,存在获得较好打击效果的喷嘴面积比和腔长范围;腔径一定时,无量纲打击力随腔长的增大而减小;腔长对自...     

低压自激脉冲射流装置频率设计

自激脉冲喷嘴是一种利用流体内部特性产生脉冲效果的装置,因此其打击力、频率、振幅等效果参数受到运行参数和结构参数的影响,为得到影响自激脉冲效果的重要参数,探索自激现象产生的内在机理,利用Fluent软件对工作压力、上喷直径、腔径、腔长4个因素进行了3水平共计24组实验,并利用JMP软件对打击力、频率和振幅进行了定性分析,得出本次实验的最佳结构配比,通过腔体内部流场分析进一步完善了空化产生的机理,并对结构做出一定优化,提高了自激效果.     

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。     

自激吸气式脉冲射流装置压力及流动特性研究

针对自激吸气式脉冲射流装置的脉冲效果及其产生原因,开展装置冲击试验,测量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,研究吸气量、典型测点压力和冲击力时间历程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和冲击力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、围压和吸气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,气水旋转涡团与吸气量、碰撞体测点压力和冲击力时间历程存在着明显的对应关系。     

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.     

基于Fluent自振脉冲射流腔体结构参数的数值优化

自激振荡脉冲射流可以有效提高深部煤岩破蚀效率.为设计破蚀煤岩效率较高的自激振荡脉冲射流发生装置,基于流体力学基本原理,利用Fluent软件对自激振荡脉冲射流进行数值模拟,分析不同的腔体结构对脉冲射流峰值速度的影响.采用大涡模型(LES)进行计算,通过数值模拟发现,自激振荡脉冲射流速度云图和压力云图符合涡旋碰撞理论和脉冲射流发生原理.在特定的参数(腔长L=4.5mm,腔径D=8mm,下碰撞壁收敛角α=120°,上下喷嘴直径分别为d_1=1mm,d_2=1.1mm)下,自激振荡脉冲射流峰值速度最大,为231.21m/s,相比于入口速度提高了92.68%,脉冲射流冲蚀效果较好.     

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.     

自激式喷嘴的三维非定常空化模型仿真研究

利用FLUENT三维非定常空化模型,通过最新的CFD计算方法对自激脉冲射流装置的上下喷嘴配比d2/d1、嘴间距Lc进行分析,得出d2/d1的最优值为1.8左右,Lc的最优值在36mm左右.将不同参数下的波形图进行比较,发现结构参数可以影响波形,而工作压力只影响频率.建立自激脉冲喷嘴中的斯特劳哈尔数St,发现相同工作压力下的St值近似为一个常数,而相同结构参数下的St值和工作压力P近似呈幂函数关系.试验工况和仿真工况对比证明,三维非定常空化模型可较为准确地预测打击频率,脉冲射流的出口流速可达到连续射流的2~3倍,相应打击力可提高1.3倍左右.     

自激脉冲喷嘴结构参数对涡环影响的数值分析

要使自激脉冲喷嘴产生良好的激振, 影响自激腔内涡环结构的喷嘴腔体直径、腔体长度、上喷嘴直径、下喷嘴直径、碰撞壁中心角等参数必须相互配合.采用无量纲量,针对3种腔径、5种腔长、4种下喷嘴直径和1种上喷嘴直径配合而成的多种工况进行交叉数值分析.通过对数值模拟结果的分析,给出自激喷嘴结构参数的最优数值配比.     

自激脉冲喷嘴结构参数对涡环影响的数值分析

要使自激脉冲喷嘴产生良好的激振，影响自激腔内涡环结构的喷嘴腔体直径、腔体长度、上喷嘴直径、下喷嘴直径、碰撞壁中心角等参数硌须相互配合，采用无量纲量，针对3种腔径、5种腔长、4种下喷嘴直径和1种上喷嘴直径配合而成的多种工况进行交叉数值分析，通过对数值模拟结果的分析，给出自激喷嘴结构参数的最优数值配比。     

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。     

脉冲水气射流的破岩实验研究

利用脉冲水气射流喷嘴在振荡腔内引入空气,与自激脉冲射流掺混形成脉冲水气射流;当泵压为7．5MPa时,进行了2组冲蚀实验,冲蚀抗压强度为6．9MPa的混凝土,第一组实验分析了不同腔长对脉冲水气射流和脉冲射流冲蚀效果的影响,第二组实验分析了不同开孔孔径下脉冲水气射流的冲蚀效果。实验结果表明：泵压一定时,在合适的腔长下,脉冲水气射流比脉冲射流的破岩效果好,且存在一个最佳进气方式使脉冲水气射流的破碎体积最大。     

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％.     

SPSS统计软件在自激式脉冲射流喷嘴试验数据处理中的应用

将SPSS统计分析软件应用在低压大流量自激式脉冲射流喷嘴性能试验数据处理中,得出了喷嘴最佳性能的结构参数.SPSS统计软件分析结果与试验结果基本一致,说明了用SPSS软件处理自激式脉冲喷嘴试验数据的可靠性,为其他试验数据处理提供了方法.