利用水力脉冲空化射流复合钻井技术提高钻速

水力脉冲空化射流复合钻井技术是指在复合钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头与螺杆钻具之间的一种新组合钻井方式,可以综合利用机械能量及水力能量来提高钻速。水力脉冲空化射流复合钻井的提速机理是:将常规复合钻井的高转速破岩与水力脉冲空化射流的有效清岩相结合,从而提高钻速。分析了在新疆英买、轮南区块4口井水力脉冲空化射流复合钻井的现场试验,结果表明水力脉冲空化射流复合钻井比常规复合钻井钻速平均提高12.67%,比常规钻具结构钻井钻速提高26.2%～55.36%,该技术具有较大的推广应用价值。     

超深井水力脉冲空化射流钻井试验研究

在分析超深井水力脉冲空化射流钻井机理的基础上,在塔里木油田中古区块的2口超深井上进行了水力脉冲空化射流钻井现场试验.试验表明:水力脉冲空化射流在不改变原有钻具组合和钻井参数的情况下可以有效提高超深井机械钻速,并且对延长钻头寿命有一定的作用;水力脉冲空化射流发生器性能稳定,使用寿命长,完全可以满足现场需要.     

水力空化场苯-甲醇低温烷基化制备二甲苯

基于文丘里型空化管的水力空化场强化,苯与甲醇在低温下进行烷基化反应;采用气相色谱 质谱联用分析反应产物,考察反应条件对反应效果的影响,并根据产物分布,推测并验证了反应历程。结果表明：在水力空化条件下,苯与甲醇在低温下发生了烷基化反应,其主要反应产物为甲苯、二甲苯和乙苯。最佳反应条件为：空化管入口压力0.4 MPa,反应终温40 ℃,苯摩尔分数20%,时间40 min。该反应历程为：在水力空化场强化下,苯与甲醇解离生成·C₆H₅、·H、·CH₃和·OH,继而·C₆H₅与·CH₃和·H发生自由基串联反应,依次生成烷基苯和烷基环烷烃,·OH与·C₆H₅或·H发生自由基反应,分别生成苯酚或水。     

空化水射流在渐进成形与冲蚀领域的对比分析

目的 将高压水射流渐进成形技术与空化现象相结合,探索一种新的加工形式——空化水射流渐进成形技术,研究不同空化喷嘴内部结构、工作靶距对成形和冲蚀的影响。方法 设计了5种不同内部结构的空化喷嘴,在相同工艺参数和不同靶距的条件下,对厚度为0.5 mm、尺寸为200 mm×200 mm的5052铝合金板以及厚度为10 mm、尺寸为50 mm×50 mm的1060铝合金块进行成形和冲蚀实验,测量样品成形高度和冲蚀损失质量,观察电子显微镜下样品的冲蚀外貌形态。结果 喷嘴内部结构对空化效果有很大影响,有锥形扩散段的喷嘴空化效果更好,作用半径更大。喷嘴的作用区域呈3层圆环状,由许多涡旋组合而成。产生的空泡沿流动方向运动,在靶体附近溃灭,释放冲击力。在成形和冲蚀2种工况下,均存在最佳靶距,且随着靶距的增大,空化水射流的表面形态也发生变化,圆环的第1层直径保持不变,第2层、第3层直径显著增大。结论 空化喷嘴的内部结构和靶距对空化水射流成形和冲蚀的影响较大,在实际生产应用中应根据使用场景、工作范围选择合适的工艺参数,以提高效率。     

双空化射流中心体结构优化及破煤岩特性

水射流割缝造网技术是增加煤层透气性、提高煤层气开采效率的有效途径。与普通水射流相比,空化射流因空泡溃灭产生的强大冲击具有更高的破岩效率。为进一步增强空化射流破煤岩能力以促进煤层气开发,分别利用中心体和高低压射流产生绕流空化与剪切空化来提升空化效应,提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG  k-ε输运方程,对不同嵌入深度与不同形状中心体下的流场进行了数值模拟,分析了射流流场气含率和轴线速度分布特征,得到了双空化射流中心体结构的最优参数。随后,结合群泡溃灭动力学理论,将最优中心体结构下双空化射流的压力与气含率作为边界条件,利用多物质流固耦合算法与ALE（任意拉格朗日-欧拉）算法对双空化射流冲击煤岩进行了耦合求解。探究了煤岩破碎过程中流体与固体的相互作用特征及煤岩的破碎过程,并对比分析了双空化射流与普通水射流的破岩效果。研究结果表明,在中心体嵌入深度l=0.5 mm时,双空化射流的含气区域最大,在距中心体末端10 mm位置处气含率可达0.9,空化效果最好;中心体AB端均为90°锥角时,双空化射流的集束性与空化效果同时最优。由双空化射流破煤岩的流固耦合结果可知,其对煤岩的冲蚀深度和孔径明显大于普通射流,在100 μs时双空化射流对煤岩的冲蚀深度和孔径分别为普通水射流的2.4倍和1.3倍。随着时间的延长,冲蚀孔径不再明显增加,而冲蚀深度不断增大,且与冲蚀时间呈线性关系。研究结果证明双空化射流具有更强的空化效果,破煤岩能力更强,因而可在一定程度上促进煤层气的开采。     

混流式水轮机空化声发射信号的混沌特性分析

针对水轮机空化过程中声发射信号表现出的强烈非线性和非平稳性,提出了水轮机空化声发射信号的混沌特性分析方法,研究了混流式水轮机空化声发射信号的混沌特征及其变化规律。基于混流式水轮机模型空化试验采集了不同空化状态下典型测点处的声发射信号,检验其混沌性后进行相空间重构,计算得到重构信号的关联维数和最大Lyapunov指数,分析了这2种混沌特征参数随水轮机空化状态变化的规律,明确了水轮机空化声发射信号的混沌特征参数与空化状态之间的对应关系。结果表明:关联维数和最大Lyapunov指数不仅可以定性地表征空化状态,而且可以定量地描述空化程度;这2种混沌特征参数受单位转速的影响比受导叶开度的影响更大。     

酶辅助空化处理对豆渣纤维结构和理化性质的影响

该研究通过傅里叶变换红外光谱、X-衍射、扫描电镜等分析方法分析水力空化、酶解处理对脱脂豆渣纤维结构和理化性质的影响。研究结果表明：空化处理强烈影响了豆渣纤维的理化性质,空化10 min时豆渣纤维的持水力与持油力分别达到18.43 g/g和7.35 g/g,空化处理20 min使可溶性膳食纤维含量（Soluble Dietary Fiber,SDF）由2.87%升至6.97%,溶液表观黏度降低,豆渣纤维出现蜂窝状片状结构,豆渣纤维结晶度降低。酶辅助空化处理可以进一步改善豆渣纤维的理化性质,且受酶解先后顺序强烈影响,其中,先酶解后空化豆渣中的SDF含量可达12.52%,溶液表观黏度明显降低,先空化后酶解的样品则表现出更高的持水力与持油力。酶辅助空化处理豆渣出现较多碎片结构,纤维尺寸变小。酶辅助空化处理可以作为一种有效改善豆渣纤维结构和理化性质的手段。     

基于伯努利方程与边界层理论的水下航行体减阻特性分析

针对超空泡航行体减阻特性,基于伯努利方程与边界层理论,分析航行体在超空泡状态下相比于全沾湿状态和局部空化状态下的减阻特性,并讨论航行体的头部圆锥半角、长径比与尾部外形对航阻的影响。仿真结果表明:超空泡航行体具有明显的减阻效果;在同样的航行体长径比约束下,减小长度相比于减小直径其增阻效果更趋明显;圆台尾部相比于圆柱尾部的减阻效果随着空泡腔体的增大而渐趋弱化。     

达克曲克水电站溢洪道空化空蚀问题研究

国内首个成功运用通气减蚀措施避免泄水建筑物空蚀的工程是冯家山水库.与冯家山大坝一样,达克曲克水电站属中坝工程,最大坝高62.6m,有必要讨论表孔溢洪道泄槽空化空蚀问题.采用时启燧等提出的掺气挑坎临界坎高的经典算法以及空化空蚀相关规范,通过理论计算与实际分析表明:①在溢洪道泄槽段无需设置掺气挑坎;②在没有掺气减蚀措施的情况下,计算施工不平整度按要求控制可以有效避免空化空蚀.     

诱导轮非对称空化流动数值计算和试验研究

诱导轮是液体火箭发动机涡轮泵的重要组成部件。诱导轮在工作过程中经常伴随不同程度和模式的空化,由空化引起的流动脉动和机械振动对涡轮泵的工作特性和可靠性影响较大。非对称空化是存在于涡轮泵扬程下降过程中的一种复杂流动现象。利用可视化试验系统和数值仿真计算对某低温介质涡轮泵扬程下降过程中的诱导轮非对称空化流动特性进行了研究。对比分析试验观测和数值计算结果发现,诱导轮中非对称空化是导致涡轮泵扬程下降的一种激发因素。利用可视化试验系统和数值计算对由非对称空化引起的流动不稳定性及其对应关系进行了系统的研究。