移动式流体喷射试验装置的研制

根据液体喷洒和射流研究的需要,设计并试制了一套能够方便地对压力、流量、时间进行控制和记录的移动式流体喷射试验装置.该装置由供水系统、监测系统、行走系统组成,能自动显示和记录主要工作参数,设计了电动机和内燃机2种动力配置,自备水箱,有多个压力液体输出接口和自流接口,能够方便地进行喷洒、射流试验,能够牵引移动至田间进行试验.该装置的研制成功,为喷洒、射流元件研发提供了基础平台,填补了农业工程中流体元件研究领域的一个空白.     

新型水力增压实验研究

针对如何充分有效地利用井底的水力能量,既要能够提高水力能量的利用率,又要易于井下实现的问题,设计了一种新型的井下水力增压装置。利用井下环空流体对该装置分别进行了自增流量实验和射流瞬时动压力实验,并由此得出了实现最佳自增流量的开孔方案。实验结果表明:射流瞬时冲击力可以达到无孔时的2倍以上。     

射流激励式振荡器的数学模型及实验研究

本文对射流激励式亥姆霍兹式流体振荡器进行了理论分析,运用流体瞬变流理论和流体自持振动理论,分析并推导出设计这种流体振荡器的数学模型。通过射流流场轴心动态压力信号的测试和功率谱分析,用射流冲蚀一级标准岩样,研究了这种振荡器对射流的调制作用,以及振荡器出入口形状、腔室结构尺寸对其冲蚀性能的影响。由实验确定了这种流体振荡器的最佳入口形状以及腔室结构尺寸范围,证实了这种振荡器可以产生很大的压力振荡,得到了射流轴心压力随无因次喷距的变化规律。     

一种涡旋自激振荡喷射装置的原理和实验研究

本文介绍一个新的喷射装置。这些装置没有反馈管来控制主喷流,也没有射流的附壁效应。它们的结构很简单可以自激振荡。是一种新颖的高效率外科冲洗装置。 文中提出了主射流偏角计算公式,分析了二维旋涡流动状况,当粘性系数为常数的条件下,建立了不可压缩流体涡量方程式。 实验结果示出,喷流的动压力和振荡频率随装置的尺寸参数和入口压力的不同而异。     

射流对管道水流压力场的影响

为探究射流对有压管道内主流压力场的影响,就矩形管道内流体汇入单股射流进行了实验研究。射流入射方向与主流之间的角度为90°,射流速度为主流速度的1~6倍。实验结果表明,在入射口附近存在1个向下游偏斜的射流核心区;随着入射流体的进入,核心区内的压力略有增加;核心区外,管道内流体压力产生较大幅度的提升,该提升量与射流速度的二次方成正比,与主流速度无关。     

纳米流体两相流磨削区压力场建模与实验

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削砂轮与工件界面压力场进行理论建模与数值仿真。建立了纳米粒子射流微量润滑磨削区两相流压力场的数学模型,并进行了仿真。结果表明：磨削区动压力随着砂轮转速的增加,射流速度的增大而增大;随着最小间隙的增大急剧减小;3种喷嘴角度下,当喷嘴位置角度为15°时,磨削区沿砂轮进给方向的压力大于其他2种位置。在KP-36精密磨床以及纳米粒子射流供给装置构建的实验平台上,利用CY3018型压力传感器测试压力场变化规律,研究了砂轮转速、最小间隙、射流速度以及喷嘴角度对磨削区压力场的影响,实验测得的数据与仿真数据基本吻合,验证了理论研究的正确性。     

水下超声速气体射流的力学机制研究

介绍了对水下超声速气体射流的力学机制的实验研究. 在自行设计研制的实验系统里, 高压空气通过缩放喷嘴(拉伐尔)喷入一个3维水槽中. 射流在不同的工况下运行, 即过膨胀、适配和欠膨胀状态. 用一台CCD摄像机, 对射流流场进行了可视化. 实验发现, 超声速气体射流在水中的喷射, 总是伴随着很强的流体振荡, 而这种振荡与射流气相介质中的激波反馈现象有关. 对射流压力场进行了详细的测量, 证实了气相介质中的激波反馈现象. 但是, 这里讲的激波反馈不同于超声速气体射流在开放大气空间中释放时的声学反馈(声学反馈引起尖锐刺耳的声调). 它是这样一个过程：封闭在射流气袋中的激波引起射流内部的大幅度的、周期性的压力脉动; 然后, 压力脉动引起射流振荡, 包括大幅度气体膨胀现象的出现. 为了验证这种激波反馈现象, 我们对流场进行了详细的压力测量. 设计了三种压力测量装置, 即浸没在水中的压力探头; 在喷管装置侧壁上的压力测量; 在喷管装置前壁上的压力测量. 实现了对喷嘴下游、喷嘴附近以及喷嘴上游的压力测量, 而且各压力测量结果体现了很好的一致性. 研究表明, 射流的每一次振荡, 都引起一次压力的突然增加, 激波反馈的平均频率为5~10 Hz.     

井下液压脉冲发生器工作特性仿真

井下液压脉冲发生器是一种可调制脉冲射流的井下提速工具,该装置的工作原理是利用井底钻柱振动能量,采用活塞激励的方式调制脉冲射流,基于该装置工作原理,利用Matlab环境下的Simulink系统建立装置工作状态下的仿真模型,对装置的工作特性进行仿真分析。结果表明:装置调制脉冲射流的压力变化值与装置内柱塞运动规律密切相关,装置产生的脉冲压力幅值随钻头压降的增大而增大,但增长幅度逐渐变缓,随钻井液流量的增加呈线性减小趋势,随钻压的增大而增大,随转速的升高而增大,合理选取钻进参数有助于装置工作性能的进一步提升。     

海上稠油热采井加热范围计算方法研究及应用

为实现海上稠油油田的高效开发,在渤海南堡35—2油田开展了多元热流体吞吐矿场试验,并取得了显著的增产效果。开创了国内海上稠油热采的先例。分别推导了基于能量平衡及基于物质平衡原理的多元热流体吞吐井加热半径计算方法。并以试验井为例进行了计算。此外,对计算结果及两种方法的适应性进行了分析,为海上稠油热采方案设计起到了一定的指导作用。     

近刚性圆柱水下爆炸气泡动力学特性研究

针对刚性圆柱附近水下爆炸气泡的动力学特性进行了研究. 基于Navier-Stokes方程结合流体体积法捕捉气液两相界面,建立了数值模型;采用电容器放电产生水下爆炸气泡并用高速摄像机记录了气泡的脉动,并将实验结果与数值模拟结果对比验证了数值模型有效性. 通过数值模拟得到了气泡与刚性圆柱相互作用的流场细节信息. 结果表明:气泡在刚性圆柱附近脉动使得刚性圆柱表面流体介质存在速度梯度,速度较大的流体液层冲击气泡形成不同的气泡形状. 定义了一个量纲一的距离参数来表征气泡与刚性圆柱之间的相对距离,研究了距离参数对射流冲击压力、最大射流速度及气泡型心运动的影响. 随着距离参数的增大,射流冲击压力逐渐减小,气泡内部最大射流速度先增大后减小;气泡型心的偏移随距离参数的增加而减小.      

跨/超临界环境下液氮射流的机理研究

以开源软件OpenFOAM为平台,开发出适于跨/超临界射流的模型,以研究跨/超临界条件下的喷雾混合特性.模型基于真实流体状态方程和扩展的压力隐式分割算法(PISO),并结合雷诺平均(RANS)湍流模型,对跨/超临界条件下的液氮射流进行模拟,重点分析射流的伪沸腾特性.研究结果表明:在跨临界射流伪沸腾发生之前,射流表面形成...     

污水处理系统的紊流方程组及其应用

阐述污水处理系统的紊流模型方程组,包括雷诺方程和k-ε方程组;讨论了液体射流泵的非浮力射流的计算,并考虑浮力作用的旋动流体的数学方程。最后给出了旋流充气气浮的污水处理装置的应用实例。     

超临界二氧化碳射流破岩试验

采用超临界二氧化碳射流进行破岩钻井是一种极具潜力的非常规油气藏钻采方法。依据石油钻完井的特点和超临界二氧化碳流体的特性,研制超临界二氧化碳钻完井试验系统,并进行超临界二氧化碳射流破岩试验。结果表明:超临界二氧化碳射流比高压水射流破岩具有显著优势;喷嘴直径、喷距、射流压力和岩石性能对超临界二氧化碳射流与高压水射流破岩的影响规律基本一致;井底环境温度对超临界二氧化碳射流破岩效果影响显著,在向超临界态转变的过程中,射流破岩效果随着温度的升高急剧增强,当温度超过临界值后,温度升高对射流破岩效果的改善趋缓。     

地下流体压力分布及其与油气分布间的关系

通过对流行的几种流体流动型式的分析讨论，揭示出不同流动型式流体压力的控制因素．结合油气田勘探开发实例，指出过剩压力或流体势的大小是控制油气运移方向及聚集地区的主要因素；压力或流体势的演变史影响着油气运移、聚集乃至破坏的过程，现压力的分布也影响着钻井工程的实施和合理开发方案的制定；对地下流体压力分布及演变规律的研究将有助于加深对油气成藏规律的动态认识．     

多能场微射流水导激光加工研究发展概况

微射流水导激光加工属于一种多能场复合激光加工技术.该技术利用加工激光耦合稳定压力微射流,改变激光能量分布为平顶高斯光束,并对加工断面进行冷却、冲刷.稳定的小流量压力去离子水射流导引激光柔性延伸加工焦点,改善加工激光能量分布的同时实现去屑、冷却,使得其轴向加工质量、精度得到提高,并提高激光轴向加工能力.本文介绍并阐述了该加工装置及设备研发的若干关键因素:激光全反射入射角度的选择、光束质量、模式、聚焦位置及激光与水射流的耦合精度.对比了该技术与超短脉冲激光(飞秒激光)的加工特点.阐述了微射流水导激光适当控制激光加工热量,控制激光加工方向,适用于高质量大深径比(约10-100)的深孔、槽、缝的场合以及一些低k绝缘材质,硬质合金、SiC、GaAs、聚晶金刚石等材质的高附加值对象场合.     

一种新型微热流陀螺仪的结构参数研究

提出了一种基于双向流体检测角速度的微热流陀螺仪.不同于射流偏转工作方式,它采用对称分流通道结构,利用哥式力引起对称分流通道的流量不同,导致流体与布置于分流通道内的热敏器件对流传热不同,通过检测热敏器件的温差获得角速度.采用计算流体动力学(CFD)模型计算并分析了不同结构参数(主通道长、宽、高,主通道张角,两分流通道角度,拐角的过渡圆弧,分叉尖角的圆弧倒角)对检测灵敏度的影响.结果表明使流体速度充分偏转和减小分流通道流动阻力有利于提高检测灵敏度.     

空化射流处理有机废水的机理

空化射流是一种处理效率高、操作简单的有机废水处理新技术,主要利用空泡溃灭时产生的局部高温高压降解有机物,能量利用率比超声空化处理更高.综述了空化射流的机理,然后从自由基反应、直接热分解和超临界水氧化三方面对其处理有机废水的机理进行了探讨,并分析了喷嘴结构、射流空化数、泵压和围压以及有机废水理化性质对空化效应的影响.     

毛细管电泳流动注射进样装置的研究

设计了一种简单的毛细管电泳流动注射进样装置,利用双道蠕动泵分别输送样品和缓冲液,由瞬间关闭控制阀所产生的流体压力将样品引入分离毛细管.此进样方法操作简便且重现性较好,能实现自动、快速进样.     

淀粉-变压器油电流变流体性能的实验研究

电流变流体是一种新型的智能材料,其力学性质和流变性质不易测定,因此大大限制了它在工业中的实际应用.该文介绍了一种测定电流变流体性能的方法,并在所设计的Rheotest型电流变体性能测试装置上对淀粉一变压器油体系的性能进行了实验测定,得到了一系列有用的结论.     

应力偶对滑动轴承热流体动力学特性的影响

研究了应力偶对有限长滑动轴承热流体动力特性的影响。推出了基于应力偶流体模型的油膜能量方程 ,并与应力偶流体的 Reynolds方程、轴瓦热传导方程一起联立数值求解 ,得到油膜的压力分布 ,油膜及轴瓦的温度分布 ,比较了 Newton流体和应力偶流体对轴承压力分布、温度分布及轴承承载力所产生的不同影响。结果表明 :应力偶流体在明显增大油膜压力的同时 ,也使轴承最大温度略有升高