曝气器的最优孔径分析

根据曝气过程中氧转移的有关理论，推导出需气量的表达式；并通过曝气过程中能量消耗的分析．导出动力消耗的表达式．通过计算分析得出，在一定的条件下，曝气器有最优孔径．一般水深在4m左右．曝气器的最优孔径最小．一定孔径的曝气器．存在最佳安装水深，最佳安装水深随曝气器孔径的增大而增长．水深较小时．宜选用孔径较小的曝气器；水深较大时，宜选用孔径较大的曝气器．一般情况下．采用浅水曝气是不利的．     

射流曝气技术在脱硫浆液氧化工艺中的应用

亚硫酸钙的氧化率是衡量高硫煤电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺效率的重要指标.笔者采用集曝气与搅拌为一体的射流曝气技术实现石灰石/石膏湿法脱硫强制氧化以提高氧化率,研究了脱硫浆液射流曝气氧化工作原理.基于ANSYS CFX对脱硫浆液罐的内部流场进行数值模拟实验,确定了浆液混合搅拌效果较为理想的射流曝气器安装方式:将3个射流曝气器垂直于浆液罐壁均布在离浆液罐底部0.8m的平面上;并在重庆某环保公司进行现场应用实验,测定了在此安装方式下射流曝气器的吸气量,并采用碘量法测定了脱硫浆液中亚硫酸钙的氧化率,应用结果表明:射流曝气器吸气量总量为59.52 m3/h,满足浆液氧化需气量要求,且浆液经过射流氧化2h后,亚硫酸钙氧化率达87.6％.     

自激振荡脉冲消泡机制分析与性能优化

经济、环保、高效的消泡技术是泡沫钻井液循环利用的基础,基于该认识,提出自激振荡脉冲消泡技术。将数值模拟和试验研究相结合,分析自激振荡脉冲消泡的机制,探索消泡器性能的优化方法。采用正交试验法,优选自激振荡脉冲消泡器的结构参数。结果表明:自激振荡腔内能够形成显著的涡量扰动,激发局部负压和强烈湍流协同作用,致使泡沫破裂;自激振荡脉冲腔室内最大负压的绝对值和最大湍流强度均与消泡效率呈显著的指数相关,证实了自激振荡脉冲消泡机制;数值计算与试验结果吻合良好,提出的消泡技术可行。     

供气式低压射流曝气器结构与运行参数对曝气器氧传质的影响

供气式低压射流曝气氧传质影响因素的探究一直是污水处理领域的研究热点。射流曝气器的结构与其运行参数是影响射流曝气氧传质的重要因素。在5. 5 m水深条件下,对不同大小一级喷嘴直径的射流曝气器在不同运行参数条件下进行充氧性能评价。结果表明,随着运行气量的增加,射流曝气器的标准氧转移效率(SOTE)减少;随着循环水量增加,射流曝气器的SOTE随之增加;随着供气式低压射流曝气器一级喷嘴直径的增加,SOTE及理论动力效率(SAE)随之减小,而电耗随之增加。     

文丘里曝气器布置对循环水体增氧效率的影响

为实现封闭循环水养殖系统中溶解氧的动态平衡,运用"对冲流动"理念与文丘里曝气器的自吸气增氧原理,设定15种工况,探究文丘里曝气器的对冲方式对水体增氧的影响.结果表明:氧体积传质系数与循环水体流量成正比;在同一流量条件下,氧体积传质系数与文丘里曝气器淹没深度成反比.结合增氧效果与对冲循环流场特性,建议在养殖初期与后期将文丘里曝气器安装为A—B层错层对冲,而在养殖中期调整为A—C层错层对冲.     

牙轮钻头自激振荡脉冲喷嘴的实验研究

在理论和实验研究的基础上,设计了几种用于牙轮钻头的自激振荡脉冲喷嘴,在常压下进行了射流脉冲压力测试和冲蚀天然红砂岩的实验。实验结果表明,所设计的风琴管自激脉冲喷嘴和亥姆霍兹振荡腔脉冲喷嘴具有很强的脉冲效果,其冲蚀岩石能力大大高于普通锥形喷嘴,其中风琴管自激脉冲喷嘴的脉冲效果和破岩能力最强。实验还表明,自激振荡脉冲喷嘴射流存在最优喷距,最优喷距的大小为喷嘴出口直径的7～14倍。自激振荡脉冲喷嘴可直接应用在钻头上,能提高钻井速度,降低钻井成本。     

紊动水体中气液传质过程分析

在实验水槽中，通过测量水体中溶解氧浓度的变化，研究不同搅拌速度、搅拌头处于不同水深情况下的复氧过程，以及紊动水体中中性盐和有机物对复氧的影响，并在表面传质系数分析的基础上，摸拟计算复氧系数k2与水深H的关系。结果表明，水体内溶解氧量不仅取决于水气介面传质速率，而且也与水体内氧的扩散有关，紊动水体的复氧过程更与表面紊动动能有关；中性盐的存在对复氧影响较小，而葡萄糖则明显降低复氧速度。     

质子交换膜燃料电池系统引射器的数值分析

基于CFD方法建立了应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极氢气循环系统引射器的三维数值模型,研究了其结构参数,如混合管直径、等压混合管收敛角、等容混合管长度、扩散管长度和角度对引射器回流比的影响.结果表明:回流比主要受二次回流管与吸入腔之间的压差和混合管进口面积影响;存在最佳的等压混合管收敛角、等容混合管长度和扩散管角度;扩散管长度和混合管直径越大,回流效率越高.     

自激振荡脉冲射流喷嘴的理论分析

由作者发明和研制成功的自激振荡脉冲喷嘴在相同条件下与常规的连续射流相比，射流的峰值压力，冲蚀体积和射流的有效靶距均得到明显的提高，文中简要地对作者发明和研制的自激振荡脉冲喷嘴的基本理论（剪切流动的稳定性、扰动波的有效反馈条件、振荡腔内剪切层的漩涡结构及在变换平面λp中点涡的复速度势的计算等）作了系统介绍。     

滨海砂矿开采新方法的研究

提出了一种用气举和自激振荡脉冲射流相结合的方式开采潜水层滨海砂矿的新方法,研究了气举的数学和物理模型,探讨了自激振荡脉冲射流作为气举装置破碎器的可行性。理论和实验表明：自激振荡脉冲射流不仅能破碎水下土岩层,而且能松散砂矿颗粒,使砂矿颗粒易于进入气举吸头。     

自激振荡脉冲射流喷嘴的试验研究

由作者发明和研制成功的自激振荡脉冲喷嘴所形成的脉冲射流，要相同条件下与常规的连续射流相比，射流的峰值压力，冲蚀体积和有效靶距均得到明显的提高，作者将多年来所进行的实验室实验（振荡腔内流体压力的测定；非淹没射流条件下的实验分析；淹没条件下自激振荡脉冲射流的性能实验及其分析；在淹没和非淹没条件下自激振荡脉冲射流的冲蚀效果；碰撞壁碰撞区域的磨损对自激振荡脉冲射流的影响等）及工业现场实验的主要结果进行了简要介绍。     

自激振荡腔频率特性及腔室设计研究

为了进一步研究自激振荡腔在石油工业中的应用,对其固有频率特性作了较为深入的研究,探讨了固有频率与相关参数之间的关系,并用实验对理论公式进行了验证;同时给出了41/2″单牙轮钻头和5″金刚石钻头的一种新型的腔室设计—带自振腔的单牙轮钻头和金刚石钻头;此外,还为实现腔内流体流动规律的计算机模拟做了一些基础性的研究工作。     

基于声发射的自振脉冲空化射流实验研究

为增加低渗透性能煤层气的采前预抽取量,提高深部煤层的开采效率,本文采用信号分析法从射流振荡状态研究自振脉冲空化射流特性。基于水声传感技术获取淹没环境中声发射信号,利用频谱分析法研究围压下自振脉冲空化射流冲击砂砖块产生的空化噪声,分析不同压力下随时间变化时主要破坏频率,通过声功率谱（PSD）及空化噪声能量变化探讨冲蚀效果。结果表明,钻孔率随钻孔时间增加而降低且孔深存在临界深度。水中射流脉动的频率范围为11.44 KHz-17.14 KHz,砂砖主要破碎频谱范围为38.74 KHz- 46.05 KHz。随冲蚀时间增大,声发射信号能量强度先增加后降低。此外,射流频谱分析和PSD方法对射流性质的研究提供新的思路及方法。     

自激振动空化水射流的冲蚀研究

基于文献〔1,2,3〕,我们设计了一自激振动空化射流装置,对其空化机理和冲蚀白沙砖的结果进行了分析;并在同种条件下,以冲蚀体积为指标,与普通水射流的冲蚀结果进行了比较。实验发现,空气引入位置和引入量,装置几何参数对自激振动空化射流的冲蚀强度影响很大。而且由于空化射流以脉冲形式喷出,靶物遭受空泡和水滴作用,故在一定靶距范围内,冲蚀效果随靶距变化不明显。与连续水射流相比较,自激振动空化射流的冲蚀体积和冲蚀面积均比普通连续水射流大一倍以上。     

自激脉冲空化射流装置的冲蚀效果

运用正交实验方法,研究了自激脉冲空化水射流喷嘴装置的结构参数(腔室直径和下游喷嘴长度)对冲蚀效果的影响。在此基础上作者选用较优参数组合的自激喷嘴装置与传统用13°锥角喷嘴进行了对比冲蚀实验,研究了自激脉冲空化水射流的体积冲蚀速度随靶距和泵压的变化规律。     

管道增输器的数值模拟与现场试验

理论分析和实验表明壁面振动能减小管道的摩擦阻力。文中对笔者发明和研制成功的管道增输器的工作原理、数值模拟和现场试验进行了介绍。现场试验表明:管道增输器不仅降低了管道摩擦阻力,而且能增大天然气管网的输气量。数值模拟也表明:在碰撞壁处产生的压力扰动波在诱发涡量脉动的同时,又与大结构涡环的径向分量对振荡腔的壁面发生作用,引起壁面振动,振荡腔是形成脉冲流的主要部件。     

自振射流喷嘴振荡腔内信号检测方法

为了获取喷嘴振荡腔内的压力脉动信号,提出一种新的检测方法。首先分析自振射流的特性,设计了产生自振射流的喷嘴结构;结合计算流体动力学分析喷嘴腔内动压分布,确定测压点位置;运用流体网络理论分析自振射流的频率特性,在此基础上确定用于实验的微型高响应压力传感器;考虑到腔内振荡信号的非平稳性,采用希尔伯特-黄变换( HHT)信号分析方法。实验结果表明,腔内振荡信号主要集中于40~60 Hz、110~150 Hz和200~310 Hz三个频带,且组成频率成分所对应的幅值差异明显;距离喷嘴出口较近处,自振信号振幅较大,频带窄。     

自激振荡射流改善松软煤层渗透率的机理

针对低透气性松软煤层渗透率难以提高,瓦斯抽采极为困难这一矿井瓦斯开发利用急需解决的关键问题,采用理论分析和实验的方法,开展了振荡射流在低透气性松软煤层中的动力效应研究,揭示了利用自激振荡流动力效应增加煤层裂隙率和渗透率,从而提高瓦斯抽采率的机理,现场实验结果表明,自激振荡射流可以有效地提高松软煤层的透气性。     

自吸环空流体式自激振荡脉冲射流性能分析与优化

为了充分利用井底水力能量提高钻速,提出自吸环空流体式自激振荡脉冲射流钻井技术。采用大涡模拟与试验研究相结合的方法,分析自吸环空流体式自激振荡脉冲射流的调制机制及射流调制工具的结构参数对射流性能的影响。采用正交试验法进行数值模拟试验,优选射流调制工具的结构参数。结果表明:结构参数对射流性能影响显著,结构合理的吸入式自激振荡射流的性能明显优于非吸入式脉冲射流;射流调制工具出口脉冲射流速度脉动值与破岩深度之间呈显著的线性相关,脉动值越大,射流破岩效果越好。数值计算结果与试验结果吻合良好,表明所用研究方法可行。