起泡剂发泡特性及其影响因素研究

通过对泡沫复合体系发泡特性的静态实验研究,评价了泡沫复合体系发泡特性及泡沫稳定性.通过细玻璃管测定法和综合发泡能力的经验公式,讨论了表面活性剂类型和结构、聚合物分子量、碱浓度、地层水矿化度、温度及原油性质对体系发泡性能的影响.通过研究,得到了泡沫复合驱中表面活性剂、碱和聚合物都存在一个合理的浓度临界值,且随着矿化度、温度和原油轻质含量的增加,体系的综合发泡能力降低的结论.同时得到了不同表面活性剂类型中,硫酸盐型表面活性剂发泡效果最好,磺酸盐直链型次之;而同一类型表面活性剂中,随着表面活性剂碳链长度的增加,发泡效果变好,但碳链增加到一定长度后,综合发泡能力下降的认识.     

甜菜碱型表面活性剂与粉煤灰稳定泡沫的协同机制

复配不同长度碳链羟磺基甜菜碱型表面活性剂作为起泡剂,以不同粒度粉煤灰颗粒作为稳泡剂,通过Waring搅拌法确定由0.4%起泡剂和1%中值粒径6.879μm粉煤灰共同组成耐温抗盐的起泡体系。使用浊度计和流变仪研究粉煤灰的悬浮性能和不同泡沫体系的表观黏度,使用表面张力仪和液滴形状分析仪测定体系的表面张力和界面黏弹性。结果表明：90℃条件下三相泡沫的起泡体积为275 mL,消泡半衰期为205 min;加入粉煤灰虽然使体系的表面张力略有增加,但显著提高了表面扩张模量;在同一观察时刻下三相泡沫具有比两相泡沫更低的非均匀系数和更小的中值粒径,由此延缓了液膜的排液和透气过程;两相泡沫所产生的残余阻力系数为36.23,三相泡沫的残余阻力系数高达112.53。     

煤矿井下液体阻化泡沫阻燃及发泡性能

为解决采空区内液体阻化剂易从岩石缝流失的问题,通过正交试验、对比试验及热重分析,研究新型液体阻化泡沫的发泡性能和阻化性能.结果表明:当AES、MPS、CMC、MgCl_2质量分数分别为0.5%、0.2%、0.1%、5%时,阻化泡沫综合性能最佳.随着AES或CMC质量分数增大,发泡倍数先增加后减小,泡沫稳定性和保水性降低;随着MPS质量分数增大,发泡倍数降低,析液半衰期和保水性先增加后减小;随着MgCl_2质量分数增加,发泡倍数和析液半衰期先增大后减小,保水性增强;阻化泡沫的阻化效果较好.     

液滴撞击固体表面过程的实验研究

对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明：随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小;液滴的能量在黏性中的耗散主要发生在撞击的初始阶段,随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的减小、或撞击速度的增大,黏性耗散的速率均增加。本文得到的关于液滴雷诺数和韦伯数的关联式可用于预测液滴的最大铺展直径和最大铺展面积。     

新型气溶性射流喷嘴设计与数值模拟

针对传统高压水射流清洗耗水量大,能耗和运营费用高、清洗后的废液需要处理才能达到环保要求的缺陷,提出了新型射流清洗方式—气溶性射流.对新型气溶性射流喷嘴进行了结构设计,得到了喷嘴混合室直径、喉部直径、出口直径、收缩段长度以及扩张段长度等关键参数,并对新型喷嘴内外气液二相流场进行了深入计算与分析.结果表明,气液二相流雾滴在喷嘴轴线上速率随气流入口压力增大而增大,在喷嘴喉部速率变化率最大,在喷嘴出口处速率达到最大;当扩散角为10°时,射流扩散较慢,内部扰动和摩擦损失较小;当收缩角为30°时,气液二相流流动性较好,能量损失较小;粒径较小雾滴沿轴线方向速率变化较大,当喷射距离为35mm时,气液二相流雾滴速率达到最大值.     

液液引射器性能的数值模拟与实验

建立了液液引射器的三维数学模型,采用R134a制冷剂作为工质,模拟引射器主要结构参数与引射性能之间的变化关系.模拟结果表明:引射系数随喷嘴出口直径的减小而急剧增大,随混合室直径的增大而增大,随喷嘴与混合室之间距离的增大急剧下降;引射系数随着工作流体流量、喷嘴长度和扩散室长度的增大而缓慢上升;混合室长度对混合流体的压力场有较大影响,为使混合流体获得最佳的压力场,混合室最佳长度取45 mm.搭建了水平管降膜式空气源冷热水测试机组,试验结果表明:该引射器具有优良的引射性能;制冷系统负荷随着循环喷淋量的增加而增大,系统的性能系数随着循环喷淋量的增大呈现先增后减的趋势.     

羧酸盐型Gemini表面活性剂的表面性能研究

采用铂金板法测定羧酸盐型Gemini表面活性剂(CGS-12)的表面张力曲线,考察了溶液pH、无机盐以及醇的加入对CGS-12表面性能的影响规律,采用滴体积法测定CGS-12的动态表面张力曲线,并探讨其动态吸附机理。结果表明,CGS-12的临界胶束浓度(cmc)和临界表面张力(γcmc)分别为80μmol/L和26.37mN/m;当溶液pH值为6时,CGS-12的表面张力值最低,且其表面张力随溶液pH的变化具有可逆性;CGS-12的表面张力随NaCl浓度的增大先减小后增大,CGS-12的表面张力随着CaCl2浓度的增大先增大后基本不变;CGS-12的表面活性随着正丁醇浓度的增大而增加,随着醇碳链长度的增加,cmc的变化并不明显,但γcmc却明显降低;动态表面张力结果表明,CGS-12浓度较低时,吸附初期为扩散控制,吸附后期为混合动力学控制,浓度较高时,吸附初期曲线难以模拟,吸附后期为混合动力学控制。     

风沙环境对NACA-0012翼型气动性能的影响

采用离散相模型对风沙环境下风力机传统对称翼型NACA-0012的气固两相流动进行数值模拟,结合k-ε湍流模型求解雷诺时均N-S方程,研究风沙环境下NACA-0012翼型的升、阻力系数随固相质量浓度和颗粒中值直径变化的规律.结果表明,同一中值直径时,固相质量浓度对翼型的升、阻力系数影响较小,随着固相质量浓度增大,翼型的升力系数先迅速增大了洁净空气时的8.2%左右,然后趋于稳定,当固相颗粒质量浓度大于1.02kg/m3后,升力系数再持续增大;阻力系数先略有减小,然后趋于稳定,当固相颗粒质量浓度大于1.02kg/m3后,阻力系数再持续增大.同一固相质量浓度时,沙尘的颗粒直径对风力机翼型的升、阻力系数影响较大,颗粒直径越小,对翼型的升、阻力系数的影响越大,随着颗粒中值直径的增大,翼型的升力系数先迅速减小再逐渐增大,最后趋于稳定;阻力系数先迅速增大再逐渐减小,然后略有增大,最后趋于稳定.     

能见度对激光周界警戒系统影响

以高斯光束为例,推导了激光对射周界警戒系统接收平面光强分布和探测器接收功率的表达式,数值模拟了不同情况下探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度的变化曲线。结果表明：大气能见度小于1km时,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大迅速增加且受波长影响不明显;大气能见度继续增大为20km的过程中,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大而增加的速度减慢,且激光波长越小探测器接收功率和系统布防距离越小;之后,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大基本保持不变。对于某一大气能见度,减小激光束发散角和增大探测器入瞳直径,可有效增大探测器接收功率和系统布防距离。     

能见度对激光周界警戒系统影响的数值研究

以高斯光束为例,推导了激光对射周界警戒系统接收平面光强分布和探测器接收功率的表达式,数值模拟了不同情况下探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度的变化曲线。结果表明,大气能见度小于1 km时,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大迅速增加且受波长影响不明显;大气能见度继续增大为20 km的过程中,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大而增加的速度减慢,且激光波长越小探测器接收功率和系统布防距离越小;之后,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大基本保持不变。对于某一大气能见度,减小激光束发散角和增大探测器入瞳直径,可有效增大探测器接收功率和系统布防距离。     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理，分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h，研究了灭火剂在老化前后的性能变化；采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS），通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况；采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后，泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降，pH值显著升高，表面张力未发生明显变化；在90℃下热老化192 h后，烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解，烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定；在90℃下热老化192 h后，糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境，甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境，因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理,分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h,研究了灭火剂在老化前后的性能变化;采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）,通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况;采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后,泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降,pH值显著升高,表面张力未发生明显变化;在90℃下热老化192 h后,烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解,烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定;在90℃下热老化192 h后,糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境,甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境,因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

焙烧炉新型燃烧器燃烧特性的数值模拟

对一种用于焙烧炉的新型燃烧器的燃烧过程建立了二维旋转轴数值计算模型,采用数值模拟的方法研究了燃气入口速度和喷口与喉部直径比对其燃烧特性的影响.结果表明,燃烧室内最高温度随燃气入口速度增大而升高.当燃气入口速度一定时,随喷口与喉部直径比的增大,火焰形状由梨状变为燕尾状,燃烧室内最高温度先降后升.火焰长度随燃气入口速度的增大而增长,随喷口与喉部直径比的增大而缩短.     

射流管伺服阀前置级建模及参数匹配研究

为研究射流管伺服阀前置级结构参数对前置级性能的影响,建立了伺服阀前置级数值模型,并利用PIV技术对前置级流场测量,验证了数值模拟模型的正确性.运用数值手段,分析了前置级主要参数喷嘴孔直径、接收孔直径及喷嘴至接收器距离对恢复压差及其稳定性的影响,获得了三种不同伺服阀流量下前置级最佳结构参数匹配范围.结果表明:喷嘴孔直径为0.22～0.28 mm时,接收孔直径与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为1.1～1.2,喷嘴至接收器距离与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为0.6～0.8.前置级结构参数对接收孔压差稳定性具有直接影响,参数不匹配导致接收器劈尖对不稳定射流边界层的剪切是造成接收孔压差振荡的重要原因.      

熔融电纺直写微纳米纤维直径影响因素分析

以沉积直径均匀的纤维为目标,设计并开展3因素3水平的正交实验,研究直写过程中加载电压、喷头温度、喷头与收集板之间的距离3个因素对纤维直径的影响。实验结果表明,喷头温度对沉积纤维直径的影响最大,随着喷头温度的升高,纤维直径先减小后增大,温度在100 ℃时直径最小;随着喷头加载电压的增大,纤维直径逐渐减小;喷头与收集板的距离对沉积纤维直径影响不显著;当加载电压为23 kV,喷头温度为100 ℃,喷头与收集板的距离为2 mm,收集板的运动速度为36 mm·s-1时,可以制备直径为（23±05）μm且形态规则的三维网格图案。     

Structure and Flow Characteristics of Flat Fan Nozzles with a Single Orifice Formed by a Rectangular Cut

The flat fan nozzle with a single orifice formed by a rectangular cut at the nozzle exit through a semi-ellipsoid blind end was developed. The flow rate characteristic of the nozzle was analyzed. Theoretical analysis shows that the discharge coefficient of the nozzle is a function of the ratio of the projected exit flow area to the cross sectional area of the nozzle input section. Water spraying experiment results show that the discharge coefficient increases with the increase of the ratio of the projected exit flow area to the cross sectional area of the nozzle input section when the rectangular cut depth doesn＇t exceed the distance from the center of the hemisphere to the nozzle end; conversely,the discharge coefficient decreases with the increase of the ratio; for a given nozzle,the discharge coefficient varies with Reynolds number.     

十六烷基三甲基溴化铵和3种十二烷基阴离子表面活性剂复配驱油体系的性能

研究3种不同亲水基结构的阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠(sodium alkyl benzene sulfonate,ABS)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、十二烷基羧酸钠(sodium dichloroisocyanurate,SDC)）与阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(cetyltriethyl ammonium bromide,CTAB))的复配体系的性能,考察复配体系的相容性、泡沫量、泡沫稳定性、接触角、表面张力和界面张力.研究结果表明,阴阳离子复配体系在摩尔比接近1∶1时,整个体系的泡沫性能下降,表面张力和界面张力趋于最大值,接触角趋于最小;在SDC-CTAB体系中,当w(CTAB)=10%~30%时,复配体系和胜利油田的原油形成超低界面张力.     

CO2水基泡沫的稳定机理研究

考察了多种表面活性剂溶液生成的二氧化碳水基泡沫的稳定性,发现十二烷基硫酸钠(SDS)稳定二氧化碳泡沫的效果比较突出。以SDS与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)体系对比,采用分子动力学模拟方法研究泡沫体系中二氧化碳分子的增溶、扩散等行为以及泡沫液膜中表面活性剂的界面排布规律,并采用FT-IR探测二氧化碳透过泡沫液膜的透过性。实验结果与模拟结果吻合,表明二氧化碳气体分子可增溶在泡沫液膜上表面活性剂疏水链间,并与水分子有相互作用,可渗透进入泡沫液膜,在泡沫液膜内增溶,因此二氧化碳分子透过液膜的扩散能力强,泡沫聚并破灭速度加快。SDS分子疏水链在泡沫液膜界面层内排列致密,液膜内二氧化碳增溶量小,二氧化碳分子透过SDS泡沫液膜的扩散速度较慢,因此泡沫稳定性好。     

孤岛中二区低张力泡沫驱油体系性能研究

以孤岛中二区油藏为目标区块,研制了适合油藏条件的低张力泡沫驱油配方,通过泡沫性能评价、泡沫体系与地层油水界面性能测定及物理模拟试验,研究了低张力泡沫体系的泡沫性能、油水界面性能及泡沫体系在多孔介质中的封堵能力、提高采收率的能力、驱替过程中产出液含水变化及注采压差变化。试验证明,低张力泡沫体系集合了泡沫及活性剂驱油体系的特点,具有强调剖及强洗油的双重作用,泡沫的高视黏度及选择性封堵提高了驱油体系的波及面积,低张力泡沫体系的高界面活性提高了驱油效率,减少了油藏的残余油的存在,使泡沫体系更稳定,注入低张力泡沫体系后,综合采收率提高28%。     

高倍数泡沫灭火技术

高倍数泡沫灭火系统是近年来发展较快的泡沫灭火技术．其应用范围越来越广泛，灭火的优越性越来越明显．高倍数泡沫灭火系统具有发泡倍数高、灭火速度快、水渍损失小的特点．它能以全淹没和覆盖的方式扑灭A类和B类火灾，可以有效地控制液化石油气、液化天然气的流淌火灾．