高压水射流切割流场的数值模拟研究

利用计算流体动力学(CFD)的方法对高压水射流切割进行了多相流的数值模拟,研究并分析了淹没流与非淹没流的影响、压力的影响、喷嘴直径的影响、喷嘴对射流的影响以及淹没与非淹没流下磨料的流动特性关系,其结果可为高压水切割工具的设计提供参考依据.     

前混合磨料水射流水下排除爆炸物装置技术

为了解决常用切割技术不适宜在水下作业的难题,从工程应用出发,运用数学建模分析、软件模拟仿真等方法,对前混合磨料水射流系统的水下切割技术进行了相关研究和仿真.研究表明,在预设加紧力200N的条件下,设计的装置可以搭载喷枪进行水射流水下排爆作业,水射流过程具有高能、冷态、点割、非接触等特点,可以对各种材料进行任意切割,尤其...     

淹没磨料射流的空蚀能力分析

淹没磨料射流的空蚀能力决定着磨料射流在水下切割能力的强弱.采用高压密闭容器模拟水下环境,利用磨料射流系统、数码摄像系统,实验研究了淹没磨料射流的紊流特性,进行了空蚀能力的理论分析.探讨了淹没磨料射流紊流系数随泵压、围压的变化规律.研究表明,文丘里型空化喷嘴的射流系统中,相同条件下,5 MPa以上淹没磨料射流的空化数较纯水空化射流大,磨料的存在使淹没磨料射流空蚀能力降低.     

脉冲磨料射流主要参数对切割性能的影响

通过实验，研究了淹没和非淹没状态下磨料浓度、振荡腔腔长、靶距等参数与脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能的关系，对比分析了脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条件下对花岗石、石灰岩等的切割、冲蚀性能。实验结果表明，脉冲磨料射流的最大切割深度和体积冲蚀速度在淹没状态下分别是前混合磨料射流的1.67倍和１.72倍,而在非淹没状态下为１.39倍和１.47倍。这对提高磨料水射流的切割效率、降低比能耗，扩大磨料水射流的应用范围奠定了基础。     

水下CAMC法切割速度制约机理

通过对水下Ｃｏｎｔａｃｔ－Ａｒｃ－Ｍｅｔａｌ－Ｃｕｔｔｉｎｇ过程机理分析，得出该方法的最大切割速度的制约及最佳量值，为电极机械运行机构提出了设计基础。     

采用喷水技术的水下切割研究

本文阐述了在水槽内模拟水下条件,采用喷水技术的熔化极及钨极分别对厚度δ=8～23毫米的低碳钢,和厚度δ=12毫米的不锈钢、铜及铝进行水下切割试验研究的结果。同时对试验中使用的交、直流电源切割结果作了分析比较。试验结果表明,在正常规范下对上述不同厚度的金属材料进行水下切割,都能获得整齐的切缝,切割效率比目前其它水下切割方法高,成本低廉。其中钨极切割方法设备简单轻巧更为适合水下条件的需要。     

小流量磨料射流切割性能的试验研究

在非淹没条件下,前混合磨料射流切割所用的圆形喷嘴直径多在1．3mm以上,磨料消耗量大,射流功率大,不能满足生产所要求的小型化、高压力、小流量的发展方向,为了前混合磨料射流的快速发展,提倡采用直径较小的圆形喷嘴。对φ0．65mm和φ1．38mm普通圆形喷嘴所产生的射流进行了对比试验研究,得出了这两个圆形喷嘴在非淹没条件下切割铝板所产生的射流运动规律。实验结果表明：在非淹没和其他条件相同的情况下,φ0．65mm圆喷嘴射流比φ1．38mm圆喷嘴射流的移动速度减慢了大约20％,但切割比能耗降低了大约57％。     

磨料射流旋转切割套管试验及工程计算模型

针对海洋废弃井口切除的工程需求,在淹没条件下进行射流压力、喷嘴直径、喷嘴个数、切割头转速、切割持续时间、喷距、磨料质量分数、磨料种类等因素对切割影响规律的试验研究,并建立淹没条件下套管切深与时间关系的工程计算模型.结果表明:高射流压力、大直径喷嘴、较多的喷嘴个数、长作业时间、小喷距时切割深度较大;切割头最优转速为7.8 r/min;磨料质量分数在26.1%时切割效率最高;铁砂的切割效果最好;工程计算模型可为套管切割深度的预测和套管切断时机的判断提供理论依据.     

同等功率下不同直径喷嘴射流切割性能的分析

利用自行研制的前混合式磨料射流切割机,对多种直径喷嘴射流在非淹没环境下切割铝板的性能进行了对比试验研究,探讨了射流直径对切缝宽度、切深和切割比能耗的影响.实验发现在射流功率相等的条件下,0.60mm圆射流代替1.84mm圆射流进行前混合式磨料射流切割实验,可有效地提高切割深度,大大降低切缝宽度和切割比能耗.     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80-240MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究．通过实验及数据分析得出了磨料粒径、质量流量、射流压力、靶距及切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律．结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量的增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量的增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势．     

水下高围压射流模拟装置的工程设计及测试分析

设计了水下高围压射流模拟装置的主体部分和辅助部分。结合对模拟装置的理论模型分析。实验测试了水下高围压射流模拟装置伴随射流时内部的压力变化过程,并验证了理论模型。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.     

叶轮切割方式对IS 100-65-200型离心泵性能的影响

采用Fluent软件在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier Stokes方程进行数值离散,选用标准κ-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对IS 100-65-200型离心泵在不同叶轮切割方式下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的耦合数值模拟.根据数值模拟结果预测IS 100-65-200型离心泵的性能,并分析不同叶轮切割方式对泵内部流场的影响.结果表明:泵的扬程、轴功率和效率受切割方式的影响明显,相同切割量下,随着切割角度的增加,扬程先升高后降低,切割角度θ在0°～ 20°的范围内扬程达到最高；轴功率先升高后降低,θ在20°左右时达到最高.反向斜切达到的最高效率和扬程明显高于正切和正向斜切,正向斜切达到的最高轴功率明显高于反向斜切和正切.内部流场分析表明:在相同外特性下,反向斜切时叶轮内低压区面积小于正切和正向斜切,提高了泵的性能,同时,反向斜切减小了隔舌处的回流,提高了泵的效率.不同切割方式下,切割前后叶轮出口相应位置处速度三角形并不相似.考虑切割角度的大小,对现有切割公式进行了修正和验证.     

实组分切割应用于渣油加氢全流程工艺模拟的研究

通过对不同切割方法的比较和渣油加氢工艺流程的分析，选定实组分切割的方法。根据实组分切割步骤对产品进行组分切割，从而计算反应器出口物流的组成和流量。应用切割后的实组分数据对渣油加氢工艺进行模拟，优化实组分组成及流量。模拟过程中，完善了蒸馏曲线划分原则、实组分选择原则，同时总结出了一套可供参考的通用实组分体系。模拟之后，流程中的主要设备参数和渣油加氢工艺产品的物料状态均与设计值吻合较好。     

油气井井下切割技术发展现状及趋势

油气开发后期,退役井数量急剧增加,完井修井作业中套管磨损、卡钻等问题突出,退役经济耗费显著增加。为最大限度减少卡钻和退役经济耗费,有必要开展新型套管切割技术及装备的研发与应用。首先,总结了现阶段井下管柱切割技术的主要类型、工作原理和配套装备,包括机械切割、磨料射流切割、聚能切割、化学切割、电弧切割以及激光切割;对比机械切割、磨料射流切割以及特种切割方式的技术发展现状和趋势,分析上述切割方式的工程应用及优缺点;在此基础上,提出面向高效套管切割工程需求的主要切割技术及工具。结合目前切割技术及工具的发展现状,对未来井下管柱切割技术给出优化割刀性能、加强磨料射流切割的控制、研制新型切割工具及切割工具智能化等建议。     

基于硬件纹理体重建的切割算法

在硬件纹理加速体重建算法的基础上,提出了两种模拟三维数据切割的方法:利用深度缓存实现和利用离散距离场实现.由于使用了图形硬件加速,所提出的算法达到了交互速度,可以应用在手术模拟等诸多三维切割应用中.     

水下厚板切割工艺的研究

本文通过大量的水下厚板切割工艺试验和拍摄的切割电弧电压、电流示波图的分析,发现了切割过程赋于割丝熔化的某些特征,提出了厚板熔化极水下切割过程的两种模式——拉锯式切割和凿掘式切割。从理论上分析了拉锯式切割过程的割丝、母材的熔化速度与切割规范参数的关系,闸明了提高切割铜板厚度的技术途径和受到的限制。最后阐述了就改变喷水方法及喷水压力等参数进行工艺试验的情况和提高水下切割质量的措施,使熔化极水喷射水下切割炭素钢板的厚度超过了30毫米,达到45毫米。     

空气等离子弧切割工艺研究

对影响等离子弧的参数进行分析和试验,选取了4个主要因素,即压缩空气压力、割枪高度、电极到喷嘴的距离和切割速度,通过试验找出最佳切割参数,并提出了采用双机并联的方法可显著提高切割质量。     

基于ANSYS的激光切割温度场仿真

激光切割过程复杂，影响因素较多，本文根据激光切割加工的特点，建立了激光切割的热力学模型，并基于ANSYS有限元软件进行了切割过程的温度场仿真分析，给出了激光切割参数对温度分布的影响规律，为实际切割之前选择最优切割参数提供了理论参考。     

提高中厚板的激光切割精度分析

针对中厚板切割质量缺陷进行分析,通过调整百超激光切割机参数,并使用一系列防止过热手段,从而提高中厚板的激光切割精度,成功解决了困扰中厚板切割质量的问题。