锥型喷嘴组合射流特性试验研究

对锥型喷嘴组合射流特性进行了实验研究。组合喷嘴射流由初始段、基本段、过渡段和均匀混合段四部分组成。在射流的初始段中,每个喷嘴射流都存在等速核区。在基本段中,每个喷嘴射流的速度分布均有相似性,但其规律彼此不同,文中给出了各自的数学表达式。在过渡段中,各射流之间相互干扰、掺混十分显著,速度分布无相似性。在均匀混合段中,各射流混合的结果变为单一射流,又出现了相似性,本文也给出了其速度分布规律的数学表达式。研究得到的一些规律对进一步研究复杂射流和石油钻井工程中的喷射钻井机理有重要作用。     

煤层水力割缝自吸磨料喷嘴特性与参数

针对煤矿纯水射流割缝遇硬煤失效,而磨料射流割缝技术难以实现磨料连续添加等问题,基于引射原理,采用前后双喷嘴结构,设计出一种自吸式磨料射流割缝喷嘴,可以连续吸入割缝产生的煤粒形成磨料射流,提高割缝能力.通过液固两相数值模拟,发现煤粒在喷嘴内经历了3个加速阶段:吸入口加速段、混合腔加速段和后喷嘴加速段.以提高吸入量和最终煤粒的速度为指标,得到喷嘴的最优结构:前喷嘴直径为3 mm,后喷嘴直径为5 mm,后喷嘴长度15 mm.对比割缝实验结果表明,自吸式磨料射流割缝喷嘴的割缝效率较传统割缝喷嘴明显提高.     

前混合磨料水射流除鳞喷嘴混合腔内部流场

基于计算流体动力学多相流混合物模型,应用FLUENT软件对前混合磨料水射流除鳞喷嘴高压水与磨料混合腔内部流场进行数值模拟.比较了不同进料方式对流场均匀性的影响.分析了两侧为高压水入口条件下,磨料入口直径、高压水入口直径、高压水入口位置和角度以及收缩段锥角对流场混合均匀性的影响,得到了影响混合腔内部流场混合均匀性的合理结构参数.数值计算结果表明:入口速度一定的条件下,磨料中进式喷嘴混合腔的混合均匀性优于磨料侧进式喷嘴混合腔.随磨料入口和高压水入口直径增加,混合腔出口的射流速度均增加,但随高压水入口直径增加导致出口磨料浓度呈先增后减的趋势,磨料入口与高压水入口合理的质量流量比值约为3∶4,两侧高压水入口位置对流场混合均匀性影响较小,高压水入口角度和收缩段锥角均为30°时流场性能更佳.     

双射流流动特性数值模拟和PIV实验研究

提出了将同轴直射流与旋转射流组合形成新型双射流的喷嘴结构和原理,并采用RNGk-ε模型对双射流喷嘴内外流场进行了数值计算,结果表明,喷嘴压降一定时,存在3种轴心速度衰减曲线;喷嘴加旋流道导程是决定轴心速度衰减模式的主要因素.存在一个最佳导程可以同时满足大的射流冲击面积和作用距离的要求.应用PIV实验系统对优化后的双射流流场进行了实验研究.     

流线型喷嘴湍流射流结构与动量特性的试验研究

本试验研究是将空气通过风机送往稳定箱,稳定后经过流线型喷嘴产生高速射流射入大气,射流马赫数Ma=0.141,雷诺数Re=8.48×10~4。试验结果表明,射流结构由初始段和基本段组成。初始段中,无因次速度不存在相似性;基本段中无因次速度具有相似性。初始段中聚能效果好,具有较大的冲击性和切割性;基本段中聚能效果差,无切割性,但速度分布均匀。因此,在工业上,不同用途时应采用射流的不同区段。     

不同混合方式下磨料射流喷嘴内流场仿真

为研究磨料射流在喷嘴内动力耗散及流场分布,获得合理磨料混合方式,在一定假设条件下,采用湍流RNG数学模型,利用ANSYS FLUID 有限元分析软件模拟了两种混合方式下喷嘴内射流流场;在模型参数及初始条件相同的情况下,分析和比较了两种流场的速度、能量变化规律.模拟结果表明,前混合式喷嘴内速度场分布均匀,紊流强度小,出口具有较高动能;后混合式喷嘴内由于涡旋的形成损耗了部分能量,出口速度和动能明显降低.通过对比分析,前混合式磨料射流在煤岩钻孔及割缝上是较为合理的方式.     

腔式流线型脉冲喷嘴特性的研究

对腔式流线型喷嘴的射流特性进行了实验研究，结果表明，型面不同的流线型喷嘴的射流结构都与一般喷嘴射流相类似，即由初始段、基本段组成，但其等速核较短．这种具有振荡腔、能产生谐振的喷嘴．能够产生较大的自激振荡脉冲．给出了三种喷嘴的形状参数及时均速度分布规律的数学表达式，总结了脉动峰值差沿轴向和径向的分布规律     

圆口喷射器湍流流场数学模型及其最优设计

本文根据湍流射流和湍流边界层理论对圆喷嘴喷射器混合段湍流流场进行了研究,应用雷诺方程推导出喷射器混合段的基本方程和动量积分方程,用数学模型研究了喷射燃烧器,并对喷射器提出了一套最优设计公式。     

水射流扩孔喷嘴内部流场的数值模拟

利用计算流体软件建立了土层扩孔喷嘴内部流场的三维数学模型.采用标准k-ε湍流模型模拟了喷嘴内部流场,并分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响.结果表明,扩散角和扩散段长度对喷嘴内部流场影响较大,圆柱段长度的影响相对较小,但各参数都存在着最优值.计算结果与室内实验基本吻合,验证了喷嘴内流场分布与射流土层打击效果存在着内在联系.     

腔式流线型脉冲喷嘴特性的研究

对腔式流线型喷嘴的射流特性进行了实验研究，结果表明，型面不同的流线型喷嘴的射流结构都与一般喷嘴射流相类似，即由初始段、基本段组成，但其等速核较短。这种具有振荡腔、能产生谐振的喷嘴，能够产生较大的自激振荡脉冲。给出了三种喷嘴的形状参数及时均速度分布规律的数学表达式，总结了脉冲峰值差沿轴向和径向的分布规律。     

潮流底部多孔垂向排放污染物影响区的计算

根据射流受力平衡关系建立了非恒定横流中垂向射流轴线的积分方程,在前人对恒定横流中射流研究成果的基础上求得了该方程的解析解。由平面激光诱发荧光（ＰＬＩＦ）和数字图像技术测得的多孔射流浓度分布实验资料,获得了射流宽度、横向扩展角度与射流和横流速度比及射流相对高度的关系,为潮流底部多孔排放污染物影响区的计算提出了一套较完整的方法。计算结果得到实验结果的良好验证。     

自由淹没气体旋转射流速度场实验研究

为研究自由淹没气体旋转射流速度场规律,采用五孔探针对自行设计的旋流器形成的流场进行定量实验研究。测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到了各分速度在不同截面上的量纲一分布图,并进行分析研究。结果证实:轴向速度分布在旋流器出口附近区域与旋流强度有关,在与射流轴心垂直的截面上呈"M"形分布,逐渐发展成"马鞍"状、正态分布,直至衰减到零;切向速度呈中心对称斜"S"状分布,不同截面上的最大值大致出现在同一量纲一半径处;径向速度在半径方向呈"~"形分布,比轴向速度和切向速度小1个数量级;轴向速度和切向速度沿轴向逐渐衰减,衰减随旋流强度增大而增快。     

长圆形出口喷嘴射流特性的实验研究

在研究矩形出口喷嘴射流的基础上,对长圆形出口喷嘴的射流特性进行了室内实验研究.结果表明.长圆形喷嘴射流在短轴剖面上的扩散角比在长轴剖面上大.随喷距的增大.其横向截面将逐渐变为圆形.长圆形喷嘴的流量系数大于同样结构特征的矩形喷嘴,其射流的轴心动压力衰减以及横向动压力梯度分布规律与矩形喷嘴射流相似.随喷距增加.长圆形喷嘴的轴心动压力衰减比矩形喷嘴衰减慢.在钻头上使用的长圆形喷嘴的最佳无因次喷距应在无因次等速核长度L_1和最大轴心动压力衰减梯度所在的无因次喷距L_(max)之间.     

加长喷嘴钻头井底压力场的实验研究

用实验的方法对加长喷嘴钻头的井底压力场进行了研究，用计算机绘制了并底压力分布图，通过分析，得出了井底压力随直径比的变化规律。研究表明，加长喷嘴井底压力分布比普通喷嘴的高压区和低压区更集中；两加长喷嘴组合随着喷嘴直径比的减小，井底液流场不断得到改善，两加长喷嘴的最佳直径比为０．０．４～０．７．对于两长一短喷嘴组合，若固定普通喷嘴直径，当满足一定条件时，最佳直径比区间为０．４～０．７．     

具有共振腔的喷嘴紊流射流特性试验研究

对带有共振腔的特种喷嘴进行了试验研究。试验得到了脉冲射流并给出了定量数据。这种脉冲射流除了具有脉冲性能外,还同样具有一般射流的特性。射流结构分为初始段和基本段,且在基本段中射流存在自模性。本文给出了其数学表达式以及轴心速度沿喷距的变化规律。文中给出的脉冲射流的定性和定量结果将有助于射流技术的发展及其在喷射钻井中的应用。     

建筑内自然对流对射流的影响研究

当射流出口速度较小或室内自然对流强度较大时,室内自然对流对射流特性产生重要影响。采用数值模拟方法,研究了建筑内左右壁面为定壁温边界条件下的自然对流与射流共存时的速度场和温度场。根据数值计算结果,分析了自然对流对射流特性的影响及其影响因素。这为工程设计中预测自然对流对室内气流射流的作用及合理设计室内气流组织提供了依据。