矩形通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热流型的实验研究

为研究有限通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热(DCC)过程中汽液相界面的演化规律,搭建了具有矩形截面结构喷嘴及通道的可视化实验台,获得了入口蒸汽压力为0.1~0.45MPa、入口过冷水压力为0.1~0.4MPa以及入口过冷水温度为30℃条件下DCC过程的凝结形态,得到了基于入口参数的流型图。研究表明:矩形通道内DCC过程的典型流动形态可划分为蒸汽区、过冷水区、汽液混合层、回流区和均匀泡状流区,蒸汽区与汽液混合层之间有清晰的相界面;在不同的入口参数下会出现泡状流、界面振荡射流、尾部振荡射流、稳定射流和发散射流等凝结形态。获得了各种流型的下壁面温度分布规律,并通过计算,得到稳定射流的换热系数为5.2~9.0MW·m-2·℃-1。     

矩形通道内蒸汽射流凝结换热面积的实验研究

针对超声速气液两相流升压装置内高速蒸汽射流凝结现象,在蒸汽质量流率为200~600kg·m-2·s-1、入口过冷水质量流率为4~18t·m-2·s-1、入口过冷水温度为20~50℃的条件下,使用矩形截面蒸汽喷嘴和混合腔进行了可视化实验研究;采用热平衡相变模型计算了蒸汽射流凝结的换热面积,给出了换热面积随汽水参数的变化规律,并建立了预测归一化换热面积的实验关联式。研究结果表明:蒸汽喷嘴截面形状对射流凝结流场结构影响不大,气液两相区是蒸汽凝结的主要区域,蒸汽在气液两相区内以小气泡的形式与过冷水完成能量交换,换热面积随蒸汽质量流率和过冷水温度的增加而增加,随过冷水质量流率的增加而减小。实验中测得的换热面积在2.4×10-3~7.8×10-3 m2之间,换热面积实验关联式预测值与实验值的误差在±10%以内。本文研究结果对超声速气液两相流升压装置的优化设计和安全运行具有重要意义。     

基于定容燃烧弹的正丁醚压力振荡特性试验研究

基于定容燃烧弹实验平台,在环境压力为0.05～0.20 MPa、温度为423～453 K、当量比为0.7～1.6条件下开展正丁醚的压力振荡特性试验研究,获得正丁醚燃烧过程中的燃烧压力、火焰形态、燃烧弹振动、声压实验数据并对其进行分析。研究结果表明：正丁醚在较低温度、较高压力下,当量比为1.5左右时产生的压力振荡强度最大,燃烧过程中的压力、振动、声压、亮度等信号具有相同的变化规律,均呈现出随温度增加缓慢降低、随压力增加显著增强、随当量比增加先增后减的趋势。随着压力振荡强度增大,振荡的主频向高频方向移动。正丁醚的火焰不稳定性与压力振荡的产生存在一定关系。     

随钻正脉冲测井仪压力信号生成特性研究

随钻正脉冲测井仪压力波信号的强度决定了井下数据传输速率和传输距离。为了提高信号传输速率、确保信息传输准确、提高传输距离,需要对信号发生单元进行优化,以此来提高正脉冲信号强度。以旋转阀正脉冲测量仪为研究对象,利用计算流体力学(CFD)方法,对旋转阀压力信号进行仿真分析,研究了不同工况下钻井液流量和定、转子轴向间隙对脉冲信号强度的影响规律,并通过实验验证了压力波信号的特性。研究结果表明:压力信号幅值随着轴向间隙的增大而减小;增加钻井液流量可以提高信号强度,当钻井液流量由10L/s增大为35L/s时,流量的大小对压力信号幅值影响很大。     

多喷嘴射水式喷射器加热性能分析

为研究多喷嘴射水式喷射器的加热性能,提出了分析喷射器加热系数的计算模型,对喷射器加热性能的影响因素进行了分析,并根据理论分析和实验数据得出了不同运行参数对其加热性能的影响规律。研究结果表明,多喷嘴射水式喷射器具有很好的加热性能,喷射器的加热系数随入口水温的升高而减小,随蒸汽压力和引射系数的升高而增大,并且计算和实验得到的各运行参数对喷射器加热性能的影响规律是基本一致的。     

浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律

采场支承压力分布规律与峰值位置,对采场巷道超前支护和来压监测预报等都具有重要价值。以张家峁煤矿浅埋薄基岩大采高22201工作面为背景,基于现场实测,采用UDEC数值计算、物理相似模拟、理论分析相结合的方法,对浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律进行了研究。结果表明:在埋深95 m,采高3～7 m条件下,工作面超前支承压力峰值随采高的增大而减小,峰值位置向煤壁深处转移。初采阶段,随着采高增大支承压力峰值下降了5%,峰值距煤壁距离增大了92%,但与采高之比下降18%。充分采动后,随采高增大支承压力峰值下降了14%,峰值位置距煤壁距离上升14%,支承压力峰值和峰值距煤壁距离都大于初采阶段。通过工作面煤岩体极限平衡理论分析,给出了支承压力峰值位置计算公式,超前支承压力峰值位置与采高呈近似线性关系,理论计算与实验和实测吻合。     

压力旋流喷嘴雾化特性的实验研究

通过激光粒度分析仪和高速摄像机对压力旋流喷嘴的雾化特性进行了实验研究,分析了不同喷雾压力及喷嘴孔径对雾粒索特尔平均直径(SMD)、雾粒运动速度和雾化角的影响。研究表明:雾粒SMD及雾化角不仅随喷雾压力的增大而减小,也随喷嘴孔径的减小而减小,同时,雾粒SMD在雾场轴向方向先增大后减小,最后趋于稳定;雾粒轴向运动速度不仅随着喷雾压力的增大而增大,也随喷嘴孔径及距离的增大而减小。     

沸腾液体扩展蒸汽爆炸初期演化过程的数值模拟

对沸腾液体扩展蒸汽爆炸发生初期,容器顶部突然出现开口,压力快速泄放导致容器内介质过热沸腾的过程进行了模拟研究。选取过热水及饱和水蒸气为容器内介质,分析了该过程中气液两相的变化过程。探讨了初始温度（初始压力）、初始充装量及开口大小等因素对前述物理过程及容器内压力、温度的影响。结果表明：容器内过热沸腾的过程中,温度逐渐下降,压力响应会出现两次压力峰和一个压力平台期,两个压力峰值都会随初始温度的增加而增加,压力平台持续时间随初始温度先增大后减小;第一个压力峰值随初始充装量的增加先增大后减小,第二个压力峰值则随初始充装量的增加而增大,压力平台的持续时间和液体充装量成正比关系;开口越大两个压力峰值也越大,压力平台持续时间越短。     

不同开度下水泵水轮机飞逸工况压力脉动特性分析

为研究不同开度下混流式水泵水轮机流道内的压力脉动,采用Realizable k-ε湍流模型,进行了某模型水泵水轮机飞逸工况7个不同开度下的全流道三维非定常数值计算,并与实验结果进行对比,分析了其各区域压力脉动幅值和频率.结果表明:随着开度的增大,转速上升,水泵水轮机流道内的压力脉动幅值有所升高,增大到一定程度后会引起蜗壳内流动特性的改变;中间开度21 mm时活动导叶转轮区域及尾水管内压力脉动主频较其余两开度高而幅值有所降低;尾水管中压力脉动主频具有传递性且幅值随流动方向增大.     

碳化铪的弹性与热力学性质

运用基于密度泛函理论的超软赝势平面波方法对HfC晶体结构做了几何优化,得到与实验值相符的晶格参数,在压力为0～300GPa时对HfC的弹性常量做了计算,结果表明晶体结构是稳定的;利用准谐德拜模型研究了HfC在0～300GPa压力和0～3 800K温度下的热力学性质,得到:HfC晶体的等容热容、热膨胀系数和熵随温度的升高而增大,随压力的升高而减小,德拜温度随温度的升高而减小,随压力的升高而增大.