“高压旋转水射流处理近井地层增产增注技术”列入“九五”国家科技成果重点推广项目

日前 ,全国有 2 14项技术成果列入“九五”国家科技成果重点推广项目。我校高压水射流研究中心李根生教授、马加骥工程师、沈忠厚教授主持完成的“高压旋转水射流处理近井地层增产增注技术”榜上有名。该项技术是利用井下可控转速的旋转自振空化射流解堵装置产生高压水射流直接冲洗炮眼 ,并利用高频振荡水力波和空化噪声 (超声波 )进行物理解堵 ,以提高油井产量。通过研究建立了自振空化射流的调制理论和喷嘴设计的新模型 ,得到了一种新型高效射流 ,成功地解决了井下喷头旋转控制方面的关键技术问题。自 1995年以来 ,该项研究成果已先后在 1…     

PSF—50型反馈式流控喷头的原理与分析

在射流过渡区,适当地控制附壁效应,便可获得驱动喷头旋转的推力,而问题的关键在于如何实现满足农田喷灌需要的自动控制。本文提出在射流元件左侧取得信号水,经由导流管反馈并堵塞元件右侧出口处的间隙C的方法,取得了满意的效果。本喷头找到了信号接嘴的理想位置,成功地解决了喷头在喷洒过程中的直射、步进和连续反向转动的问题。     

多孔喷头孔间距对射流特性影响的数值模拟

为研究多孔喷头孔间距对射流特性的影响,采用Fluent软件中的标准k-ε湍流模型并结合压力隐式分裂算子(PISO)算法对喷头的双孔射流在不同孔间距及不同压强下的速度分布展开研究,并对结果进行了对比分析.研究表明:卷吸现象的存在对射流的发展起到很大的作用,影响卷吸效应的两个关键因素是射流出口速度和喷孔之间的距离.     

航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

自控式全射流喷头元件设计与理论探讨

我们通过了对全射流喷头的研究，提出了用逆反馈拟负压切换的方法成功地解决了ＰＳＺ型自控式全射流喷头的步进问题，同时巧妙地应用了流场干涉法解决了信号对冲问题，实现了喷头自动返向，这就较完满地解决了自控式全射流喷头的设计问题并就有关问题给予必要的论述。     

PSZ型自反馈式射流喷头的研究

近一年来,在全射流喷头研究中,我们提出超大位差的概念、拟负压切换的设计机理,解决了自反馈式射流喷头步进喷洒的程序控制;提出流场干扰的方法,解决了喷头元件喷嘴截面为正方形或长方形时喷头的自动返回;应用水封隔气原理,解决了喷头元件喷嘴截面为园形时喷头的自动返回,这样就较全面地解决了自反馈式射流喷头的设计问题。本文就研究中的一些有关问题作初步的论述。     

气流旋转对液体射流分裂与雾化的影响

为研究旋转气流对液体射流分裂与雾化的影响,建立了旋转气流中的空心柱形黏性液体射流三维模型,对气流旋转强度在射流分裂与雾化的作用进行分析计算.结果表明,低速射流的分裂破碎机理与高速射流的雾化机理不同.在低速射流中,内部气流旋转强度对射流的稳定性影响不大,但外部气流旋转强度却起着稳定性的作用;在高速射流过程中,内部气流旋转强度始终起着不稳定性的作用,而外部气流旋转强度对轴对称扰动的影响不大,但对非轴对称扰动均起着不稳定性的作用.     

旋转磨料射流套管开窗数值模拟及试验验证

提出利用旋转磨料射流进行井下开窗的技术路线,建立套管在旋转磨料射流冲蚀作用下的损伤模型,利用有限元方法对旋转磨料射流套管开窗进行数值模拟,并通过室内试验对模拟结果进行对比分析。结果表明:利用数值模拟方法可以较准确地模拟套管的实际开窗过程,揭示旋转磨料射流套管开窗的机制;旋转磨料射流开窗工艺简单、作业成本低,形成的窗口形状较为规则,可以满足径向水平钻进的要求。研究结果为井下套管开窗技术的进一步发展提供了理论基础。     

MSP—40型水流互控步进式射流喷头

从1976年开始,嵊县抽水机站经过四年多时间的探索研究,现已试制成功MSP—40型水流互控步进式射流喷头。这种喷头综合了全射流喷头和摇臂式喷头的优点,是一种新颖的射流喷头。它与摇臂式喷头相比,省掉了摇臂及其附件,简化了喷头结构,节省了金属材料,降低了造价,改善了性能。它的最大特点是射程远,雾化程度好,雨量分布均匀,转动稳定可靠,单喷头控制面积大。所以,它是一种十分适合于茶叶、柑桔、蚕桑、蔬菜等经济作物及其它农作物喷灌使用的机具。水流互控步进式射流喷头的组合工作原理如图所示。图中A、B为主喷咀的相互作     

仿生射流表面减阻特性实验研究

基于鱼类鳃裂部位仿生射流表面理论分析,对仿生射流表面回转体进行射流实验,研究其减阻特性。运用扭矩信号耦合器,分别对光滑表面实验模型和射流表面实验模型在不同旋转速度下进行摩擦扭矩测试,得到射流减阻特性曲线。研究结果表明:仿生射流表面具有较好的减阻效果,减阻率与实验模型转速、射流速度、射流孔径有着密切关系;射流最大减阻率达到10.8%。     

关于喷水引纬的动力学问题

近年来我国引进喷水织机几千台.为了深入掌握其性能,开发其品种,本文就喷射装置的动力学问题作了初步分析.文章一、介绍了回转活塞泵及开放型喷嘴;二、阐明了喷射装置动力学分析的基本公式及其解;三、计算举例,并就改变管路阻力、改变喷嘴出口面积、改变弹簧压缩量等因素对喷射流速的变化、流量及喷射时间因素作了分析,提供研究人员及生产上的参考.     

DYNAMIC PROBLEMS OF WATER JET FOR WEFT INSERTION

In recent years, China has imported thousands of water jet looms. In order to master thetechniques and to develop the variety of products, the dynamic problems of this jet device hasbeen discussed in this paper briefly. It contains 1. Introducing the rotary plunger pumps and the open-type jet nozzles. 2. Establishing the fundamental equations of the dynamic analysis for water jet device. 3. An illustrating example to show the jet speed, and the rate and time duration for the jetflow varies with different pipe resistance, cross section area of the nozzle outlet, and the springcompressive deflection etc. It is useful for research and production references.     

不同形状喷嘴的高压水射流冲击力特性实验

高压水射流的柔性冲击力是评判其能否有效破碎物料的力学判据,喷嘴的出口形状对射流的冲击力影响较大。设计了5种不同形状的喷嘴,在自主设计的水射流冲击测试平台上开展了冲击实验,并采用PVDF压电薄膜传感器和高速摄像机来记录测试数据。实验结果表明：在相同的工况下,圆形喷嘴水射流的集束性最好,冲击诱导的冲击波对流体的扩散形态影响最大,最终导致其中心冲击压力最大;依次是正方向喷嘴、三角形喷嘴与十字形喷嘴,椭圆形喷嘴的水射流形态最为发散,其中心冲击压力最小;所有喷嘴形状水射流的峰值压力均随系统泵压的增加呈现非线性增加的趋势,而峰值压力持续时间几乎保持不变。     

旋转射流流线分析及旋流强度的计算

为了研究旋转射流的流动特性以及喷嘴和叶轮的几何形状对旋转流体旋流强度的影响,对旋转射流的流动及旋流强度进行了理论分析及计算。结果表明,在理想情况下,旋转射流的流线为一条对数螺旋线。为了使水力损失最小,导向叶轮的外形应与其流线相一致,旋流强度的大小取决于喷嘴的各个参数及叶轮的几何形状。同时利用五孔探针对不同旋流强度的喷嘴进行了轴向速度、切向速度的实测试验。试验结果表明,在旋转射流的主体段,轴向速度剖面呈现出“Ｍ”形分布特点,切向速度剖面呈现“Ｎ”形分布特点。旋流强度越大,旋转射流轴向速度越小,切向速度越大。旋转射流的能量随旋流强度的增加,衰减加快,射程变短。     

聚合物低固相泥浆水眼粘度与钻速的回归关系

寻求水眼粘度与钻井速度二者之关系和钻井液性能参数对水眼粘度的影响,对陕甘宁盆地使用聚合物低固相钻井液的性能参数和该参数下获得的钻井速度数据进行统计和优选,应用一元线性回归分析法和最小二乘法,拟合得出了钻井速度与水眼粘度的关系的幂函数方程;密度和滤失量与水眼粘度之间的关系是幂函数方程;漏斗粘度和塑性粘度与水眼粘度的关系是一元直线方程,动塑比与水眼粘度二者之关系是一元二次方程．根据回归方程和回归曲线分析得出提高钻井速度合理选择钻井液水眼粘度和与此相配伍的其它钻井液性能参数的取值范围．为现场安全快速钻井提供选择钻井液性能参数的依据．     

高压喷射钻井水力参数优化研究

高压喷射钻井技术在国内外诸多油田都已进行了多次试验研究。进行水力参数优化研究可以指导现场作业,提高钻井速度、改善井眼的净化能力。通过对排量和喷嘴组合优选计算,分析了排量和喷嘴组合对立管压力、钻头压降、钻头水功率以及喷射速度的影响规律;并给出了一种高压喷射钻井技术水力参数优化方法。研究表明:当钻井泵排量增大后,各水力参数总体均呈上升趋势但增长速率不同;钻井液过流面积一定时,喷嘴组合的变化对立管压力影响较小;钻井液的过流面积发生微小变化时,钻头压力损耗的变化幅度最大,钻头水功率次之,对立管压力影响最小。最后针对塔河油田盐区某井中深部地层497~4 673 m井段,经优选水力参数后,以得到的推荐参数进行现场施工作业,平均机械钻速达到55.48 m/h,与邻井同井段(15.32 m/h)相比提高262%,该开次完井用时15.33 d,与设计相比节约30.79 d,节约率达到65.5%。     

超高压水射流破岩及切割实验研究

利用国产高压水射流切割系统 ,对不同性质的材料进行了切割实验 ,考察了泵压、喷嘴横移速度、喷距和聚丙烯酰胺质量分数对射流切割效果的影响。实验结果表明 ,射流的驱动泵压与其切割深度成正比 ,喷嘴横移速度和喷距增加将使切割深度降低。聚丙烯酰胺对射流切割系统具有双重作用 ,因而其质量分数存在一个最佳值。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的切割实验表明 ,在其他实验条件一定的情况下 ,无孔隙材料的切割深度远低于有孔隙材料。     

前混合磨料水射流连续加料系统设计与实验研究

针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进入高压胶管,最后经切割喷嘴加速后喷出,形成连续磨料水射流。为使系统性能最优,分析了连续加料系统的结构组成及工作原理,并设计了系统的结构与尺寸;运用数值模拟方法对影响连续加料与射流性能的主要因素——切割喷嘴与射流泵喷嘴面积比进行优化设计,分析了其对系统性能的影响规律,确定了其最优取值范围;通过室内压力测试、连续加砂及切割试验对系统性能进行了验证,结果表明,在合适的面积比结构下,该连续加砂系统在磨料入口能形成负压及足够的压力梯度,将磨料吸入并加速,且在切割喷嘴端仍然保留足够的静压转化为动能,实现前混合磨料水射流的连续高效作业。     

脉冲射流喷嘴机理及水力特性研究

在对新型射流机理探讨的基础上,研究了脉冲射流喷嘴的机理和水力能量关系,得出了计算式.结果表明,脉冲喷嘴的瞬时高频射流所获能量是低频射流的2.558倍,是连续射流的1.438倍. 还得出了脉冲射流喷嘴的水马力和冲击力的计算式.为脉冲射流喷嘴的应用及进一步研究,提供了理论依据.     

水射流切削钴结壳性能研究

建立了水射流系统的动力学模型,通过仿真研究获取了水射流系统参数与水射流切削性能的作用规律．仿真结果表明：水射流的有效作业距离为水射流的等速区长度;水射流的工作压力越高,水射流的出口速度越大;喷嘴的轴向射流速度变化与围压无关．开展了水射流切削钴结壳模拟料性能实验研究．实验结果表明：水射流切削钴结壳模拟料时存在一个门槛压力...