环境压力对超音速氧气射流特性影响的数值模拟

超音速氧气射流技术是炼钢精炼过程中的重要环节,关于常压条件下超音速氧气射流的特性已进行了大量的研究,但对真空精炼过程中低压环境下的超音速氧气射流特性目前研究较少。通过数值模拟的方法研究了不同环境压力条件下超音速氧气射流的特性,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明：低压环境条件与高压环境条件相比,超音速氧气射流速度的衰减受到抑制,射流核心段的长度得到延长;不同环境压力条件下,射流压力与射流速度分布趋势一致,均沿轴向不断降低,但压力衰减程度大于速度衰减的程度;不同环境压力条件下,氧气射流的温度随着氧气射流的扩散不断升高,最终趋于环境温度。     

超音速射流流场中湍流模型

为了确定适用于超音速射流流场数值模拟的湍流模型,首先从理论上分析常用的五种湍流模型之间的差异及其适用范围;其次,采用五种湍流模型,分别对不同马赫数下超音速射流流场进行数值模拟,将数值模拟结果与实测值和理论值进行对比分析.结果表明:剪切压力传输k-ω模型与其他模型相比,通过对输运方程的修正,保证其在计算射流流场时具有较高的准确性;在喷管内部和外部射流流场的模拟中,剪切压力传输k-ω模型的计算结果与理论值和实测值具有较高的吻合度,在五种湍流模型中最适合于超音速射流流场的数值模拟研究.      

远程喷射点火装置的研制及实验

针对石油钻井领域的放喷点火现状,为解决目前油田点火存在的安全隐患而设计制造了一种新型远程遥控喷射点火装置。介绍了其工作原理及组成,并进行了喷射点火实验。该装置现场直接使用无需拆卸及安装,省时省力,操作使用安全,可满足井场正常放喷点火和应急放喷点火的使用要求。所设计的装置及相关研究成果可以有效控制和预防井喷的毁灭性后果,为进一步增强井场安全提供了保障。     

可压缩流体射流冲击平板的压力特性研究

高速射流冲击会造成严重的结构损伤,因此射流冲击问题越来越受到我国海军重视。在射流冲击平板的初始阶段,流体的可压缩性起着主导作用。计及流体的可压缩性和自由液面的变形,通过对双渐进法进行改进,数值模拟射流冲击时刚性板的压力分布,数值结果与已有文献值吻合良好。将此方法与有限元耦合,实现冲击流固耦合问题的求解,使其同样适用于弹性板。研究表明：刚性板中心附近将会产生约为1/5冲击区域的负压区,且自由液面的变形使得冲击脉宽和冲量明显增大。弹性振动对冲击压力的峰值基本没有影响,但弹性振动极大地改变了冲击压力的分布,并能有效的抑制负压区的产生。     

入口扰动数据周期对湍流预混射流火焰直接模拟的影响

该文对湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据各向同性衰变湍流的能谱生成,研究了扰动数据周期的选取对模拟结果的影响。表明当入口扰动数据的周期大于总的计算时间时,得到的不同时刻的瞬态模拟结果有较明显的差异,并得到了时均定常的气体平均温度、速度和组分浓度分布。而当扰动数据周期小于总的计算时间时,入口扰动数据的周期性会对模拟结果产生影响,导致瞬态结果出现周期性。     

聚能装药垂直侵彻橡胶复合装甲的变形研究

基于Bernoulli方程推导了橡胶穿孔半径以及运动速度的变化规律,对聚能装药垂直侵彻橡胶复合装甲的作用过程进行了分析。在此基础上结合流变学理论,对橡胶复合装甲的面板和背板的变形进行了研究,建立了一种计算复合装甲变形的工程计算模型。通过数值仿真和试验的方法对理论模型进行了验证。结果表明:橡胶复合装甲的变形与橡胶的体积流率、初始压力以及材料本身特性有关。在距离射流轴线半径20mm~80mm范围内,理论、仿真与试验三者所得到的面板的变形结果吻合较好。运用所建立的模型,可以较为精确的反映面板变形规律。     

塔河油田深井脉冲空化射流钻井试验研究

塔河油田深井钻井水力能量利用效率低、机械钻速低、钻井成本高,严重制约了勘探开发速度。针对该油田钻井实际情况,结合二开φ241.3 mm井眼地层、钻具组合和水力参数,利用水力脉冲空化射流钻井技术提高机械钻速。该技术配合常规钻具和复合钻井钻具组合使用,脉冲空化射流发生器耦合脉冲射流和自振空化射流,改善井底流场及岩面应力状态,提高钻速。该技术在塔河油田进行了4口井5井次的现场试验,在常规泵压、排量、钻井液密度等参数条件下试验井深达6 162 m,试验井段与邻井相近井段在相近工况下机械钻速平均提高33.3%~74.3%,单套钻具纯钻时间超过260.0 h。试验结果表明,塔河油田二开井段砂岩、泥岩等地层配合PDC钻头应用水力脉冲空化射流钻井技术,能够很好地提高机械钻速。      

塔河油田液动射流冲击器+PDC钻头提速技术

为了进一步提高塔河油田深部硬地层的机械钻速,基于旋冲钻井技术理论与实践经验,开展了液动射流冲击器+PDC钻头提速技术研究与实践,探索液动射流冲击器与PDC钻头配合使用提高深部地层机械钻速的技术可行性。首先根据塔河油田深部硬地层的特点及与冲击器配合的要求,优选了PDC钻头;接着利用液动冲击器性能测试系统,测试了液动冲击器各结构参数对其性能的影响;最后根据测试结果及所优选PDC钻头的抗冲击性能,确定了液动射流冲击器的结构及性能参数。液动射流冲击器与PDC钻头配合在 S116-3 井、TP324井和TP328X井的奥陶系地层进行了应用,机械钻速与同井上下井段及邻井相同井段相比,提高了32%~45%。这表明液动射流冲击器与PDC钻头配合使用,可以提高塔河油田深部地层的钻速。      

喷水引纬机构动态特性对自由射流的影响

为适应不同喷水引纬织机幅宽的需求,基于伯努利与液体连续性原理建立喷水引纬机构动力学模型,喷嘴自由射流初始段最大距离与纬纱所受射流牵引力的数值模型,分析其动态特性并通过弹簧刚度系数确定凸轮系统最低转速,探讨不同弹簧刚度系数与弹簧最大压缩量条件下机构动态特性对柱塞运动周期、射流最大速度、雷诺数、射流初始段最大距离、纬纱所受射流牵引力的影响;仿真结果表明：弹簧刚度系数增大时,柱塞运动周期变小,对应的凸轮系统最低转速变大,当弹簧最大压缩量取0.029 m,弹簧刚度系数取40 000、50 000、60 000 N/m时,水射流速度最大值为62.19、69.85、78.99 m/s,射流初始段最大距离为937、1 000、1 074 mm,纬纱所受水射流牵引力为5.37、6.44、7.28 N;而弹簧最大压缩量对上述变量的影响幅度很小,故在大幅宽织机需求下应首要考虑使用更大刚度系数的弹簧。     

固定床射流角度影响因素的研究

为了研究气体通过篦板射入料层后的运动规律,进行空气通过圆孔和条缝射入熟料层试验。利用自建试验装置,测定了两组改变粒径和风速的料层压力。根据空气射流理论,分析两组试验数据,得到了圆孔、条缝送风口试验系数分别为0.77和0.68。结果表明扩散角度与粒径呈正相关,与通孔风速呈负相关。