自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流冲击频率调制

1

作者 魏建平 李翔 +3 位作者 刘勇 沈荷莲 李海超 高梦雅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2675-2690,共16页

SC-CO_(2)射流钻完井技术能保证煤层气井稳定性、提高钻井速度和破岩效率,具有广泛的应用前景。但较高的破煤能耗和复杂的系统限制了其工程推广,自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流冲击频率和煤岩体的固有频率相同或满足相位关系,能充分发挥谐... SC-CO_(2)射流钻完井技术能保证煤层气井稳定性、提高钻井速度和破岩效率,具有广泛的应用前景。但较高的破煤能耗和复杂的系统限制了其工程推广,自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流冲击频率和煤岩体的固有频率相同或满足相位关系,能充分发挥谐振效应,达到更好的破煤效果。喷嘴结构是影响射流冲击频率的关键,现有的自振脉冲水射流频率调制方法并不适用于SC-CO_(2)射流。为实现对SC-CO_(2)射流冲击频率的调制,采用大涡模拟研究不同喷嘴结构对自激振荡脉冲SCCO_(2)射流冲击频率的影响规律,通过权重分析得到不同喷嘴结构参数对射流冲击频率的影响程度。采用射流冲击频率测定实验及破煤实验验证喷嘴结构对射流冲击频率的影响规律以及射流冲击频率调制方法的可靠性。结果表明:振荡腔直径、振荡腔长度、碰撞壁角度是影响射流冲击频率的关键因素,可通过调节振荡腔结构实现对射流冲击频率的大幅调制,从而达到谐振效应。调节振荡腔结构使射流冲击频率与煤的固有频率形成谐振时破煤效果显著提升,且谐振倍数越小,射流破煤效果越好,能够有效提高破煤效率。当煤的固有频率是25 Hz时,设置上游和下游喷嘴出口直径为2.5、3.0 mm,调节振荡腔直径、长度、角度分别为10 mm、3 mm、120°,射流冲击频率达到25051.83 Hz,是煤体固有频率的1002.0倍,与煤的固有频率形成谐振效应,有效提高了破煤效率。 展开更多

关键词 自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流 自激振荡喷嘴 冲击频率调制 谐振破煤 煤层气开采

下载PDF 职称材料

自激振荡喷嘴流动特性对近嘴区射流雾化的影响

2

作者 高永强 周士谦 +3 位作者 齐龙 尹迁齐 黄雪涛 张佳兴 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1512-1518,共7页

基于大涡模拟(LES)和流体体积分数法(VOF)模型,建立了自激振荡喷嘴流场的数学模型,仿真研究了自激振荡喷嘴内流动及射流破碎过程。结果表明:燃油流过自激振荡喷嘴能显著提高流体涡度和扰动强度,射流扰动强度的振荡幅值增大3倍多。射流... 基于大涡模拟(LES)和流体体积分数法(VOF)模型,建立了自激振荡喷嘴流场的数学模型,仿真研究了自激振荡喷嘴内流动及射流破碎过程。结果表明:燃油流过自激振荡喷嘴能显著提高流体涡度和扰动强度,射流扰动强度的振荡幅值增大3倍多。射流扰动对近嘴区射流破碎的影响更加敏感,显著提高了射流破碎质量;近嘴区射流破碎距离(SL)明显减小,SL在距喷嘴出口(2~5)倍直径处变化;近嘴区喷雾锥角也随之增大,最大增幅超过60%,燃油雾化效果得到显著提高。本文计算结果可为自激振荡脉冲雾化喷嘴提供有力的理论依据。 展开更多

关键词 能源动力工程 自激振荡喷嘴 喷雾特性 射流破碎机理 湍流扰动

原文传递

薄膜自激拍打射流的流动特性实验

3

作者 梁效 陈浩 +1 位作者 朱传庆 徐敏义 《气体物理》 2023年第2期81-90,共10页

在射流喷嘴出口处安装一端固定的柔性薄膜,在流速足够大时,射流和柔性膜相互诱导产生自激拍打作用,针对这一现象,提出了一种新型的自激拍打射流混合技术。在直径D=40 mm的渐缩喷嘴上固定长度L=(0.5~2)D和厚度δ=50μm的氟化乙烯丙烯共聚... 在射流喷嘴出口处安装一端固定的柔性薄膜,在流速足够大时,射流和柔性膜相互诱导产生自激拍打作用,针对这一现象,提出了一种新型的自激拍打射流混合技术。在直径D=40 mm的渐缩喷嘴上固定长度L=(0.5~2)D和厚度δ=50μm的氟化乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylene propylene,FEP)薄膜,使用压差计测量了光滑渐缩喷嘴以及薄膜拍打运动所引起的压力损失。通过激光片光源和高速相机进行薄膜运动状态的显示和拍打幅度的测定,探究了拍打幅度受薄膜长度和Re的影响及其变化规律,利用测得的拍打幅度(A)和频率(f)作为Strouhal数(St=fA/U_(o),U_(o)是射流的出口速度)的特征尺寸进行研究。在Re=3×10^(4)的条件下,使用热线风速仪测量了在不同薄膜长度下拍打射流轴向速度沿中心线的分布,并对湍流度、概率密度函数等特征进行分析。此外,经过数字迭代滤波后获得射流沿中心线的积分尺度、Taylor尺度和Kolmogorov尺度等统计量。实验结果显示,拍打射流的湍流度高于自由射流,意味着前者对周围流体具有更强的大尺度卷吸能力;但对不同薄膜长度的拍打射流而言,其湍流特性存在差异;在实验所用的薄膜长度范围内,1.25 D膜长时射流混合效果最好。通过考察概率密度函数及其偏斜因子(Su)和平坦因子(Fu)发现,相较于自由射流,拍打射流速度更快地接近Gauss分布,这意味着拍打射流在增强大尺度卷吸的同时也促进了小尺度的掺混。 展开更多

关键词 薄膜拍打 拍打射流 自激振荡喷嘴 湍流混合

下载PDF 职称材料

基于多目标粒子群算法的自激振荡脉冲喷嘴结构优化 被引量：1

4

作者 吴瑞志 杨帆 +1 位作者 裴康超 潘越 《煤矿机械》 2022年第4期114-116,共3页

基于流体网络理论建立了自激振荡脉冲喷嘴的等效网络模型,并且基于多目标粒子群算法优化了自激振荡脉冲喷嘴的结构参数。优化结果表明,自激振荡脉冲喷嘴的固有频率及其振幅存在互斥关系,固有频率的增大会导致其振幅降低;当脉冲喷嘴的频... 基于流体网络理论建立了自激振荡脉冲喷嘴的等效网络模型,并且基于多目标粒子群算法优化了自激振荡脉冲喷嘴的结构参数。优化结果表明,自激振荡脉冲喷嘴的固有频率及其振幅存在互斥关系,固有频率的增大会导致其振幅降低;当脉冲喷嘴的频率最优时,其固有频率相对于其原有喷嘴上升了33.33%,其振幅略有下降;当脉冲喷嘴的振幅最优时,其固有振幅上升了17.42%,频率略有下降。 展开更多

关键词 自激振荡喷嘴 结构参数 固有频率 振幅 粒子群算法

下载PDF 职称材料

矿用降尘自激振荡喷嘴腔体直径仿真和实验优化 被引量：1

5

作者 侯腾彦 《煤炭技术》 CAS 2018年第3期261-263,共3页

针对影响自激振荡喷嘴的关键参数,分别利用流体动力学软件仿真和实验测试研究了自激振荡喷嘴内外流场。结果表明:在贴近喷嘴两侧壁面处及碰撞壁处会产生涡旋,涡旋的存在可以基本充满整个喷嘴内部腔体,使喷嘴内部湍流扰动得到加强。腔体... 针对影响自激振荡喷嘴的关键参数,分别利用流体动力学软件仿真和实验测试研究了自激振荡喷嘴内外流场。结果表明:在贴近喷嘴两侧壁面处及碰撞壁处会产生涡旋,涡旋的存在可以基本充满整个喷嘴内部腔体,使喷嘴内部湍流扰动得到加强。腔体直径准15 mm喷嘴内部扰动达到最强。雾化粒度D_(50)随着射流水压的增加均表现出减小的变化规律。雾化粒度D_(50)随喷嘴腔体直径的增加表现出单调减小的变化规律。综合考虑选取喷嘴腔体直径准15 mm是较为优的选择。 展开更多

关键词 自激振荡喷嘴 腔体直径 仿真 实验

下载PDF 职称材料

基于VOF模型的自激振荡型喷嘴CFD仿真 被引量：1

6

作者 张正付 王俊伟 鲍峰 《机电工程技术》 2012年第2期21-22,共2页

普通喷嘴喷出的水柱是直线型的,在普通喷嘴中加入倒U型和三角形结构,就能够使得喷嘴喷出来的水柱呈现振荡形式。利用多相流VOF(Volume of Fluid)模型模拟内建振荡结构的喷嘴的喷射流动过程,CFD仿真结果显示,喷嘴喷射的水柱呈现上下摆动... 普通喷嘴喷出的水柱是直线型的,在普通喷嘴中加入倒U型和三角形结构,就能够使得喷嘴喷出来的水柱呈现振荡形式。利用多相流VOF(Volume of Fluid)模型模拟内建振荡结构的喷嘴的喷射流动过程,CFD仿真结果显示,喷嘴喷射的水柱呈现上下摆动的状态,和真实情况相吻合。 展开更多

关键词 自激振荡喷嘴 VOF模型 多相流

下载PDF 职称材料

自激振荡脉冲射流喷嘴的理论分析 被引量：70

7

作者 廖振方 唐川林 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期24-27,共4页

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... 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 ) 展开更多

关键词 理论分析 自激振荡脉冲射流 点涡 自激振荡脉冲喷嘴 扰动波 石油钻井 剪切流动 钻头

下载PDF 职称材料

自激振荡脉冲喷嘴空化效应及其射流形态的数值分析 被引量：15

8

作者 汪朝晖 胡亚男 +1 位作者 饶长健 邓晓刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期1535-1541,共7页

基于自激振荡脉冲喷嘴空化效应和多相流模型,建立了自激振荡脉冲射流空化模型。依据自激振荡腔室结构及其几何参数建立了腔室轴对称物理模型,计算得到了振荡周期100ms内自激振荡脉冲射流的空化泡破碎、腔室内两相分布、湍动能分布和速... 基于自激振荡脉冲喷嘴空化效应和多相流模型,建立了自激振荡脉冲射流空化模型。依据自激振荡腔室结构及其几何参数建立了腔室轴对称物理模型,计算得到了振荡周期100ms内自激振荡脉冲射流的空化泡破碎、腔室内两相分布、湍动能分布和速度分布等结果。研究表明:在1.02~2.37ms时,空化泡半径减小,气泡开始径向运动形成泡面加速射流;在2.69~4.67ms时,空化泡面压力达到极限破碎值时气泡开始破碎;在自激振荡周期前25ms,主射流与空气接触边界面形成较强湍动能,自激振荡腔室中心漩涡区逐渐变大,外流场连续射流被割断成多股状射流,射流在喷射轴线附近速度达到并稳定在30~40m/s;在振荡周期的40~90ms,腔室内中心空化气囊形成并开始阻挡主射流运动,喷嘴出口流道出现大面积空化区域,湍动能最大区域集中在下喷嘴出口下游;在振荡后期,随着主射流与空气相互作用及射流贯穿距离增加,主射流速度逐渐趋于稳定且扩散作用减弱。 展开更多

关键词 自激振荡脉冲喷嘴 空化效应 射流形态 空化泡 雾化

下载PDF 职称材料

石油钻头自激振荡脉冲喷嘴真空扩散焊接工艺正交试验研究

9

作者 杨雄 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期161-164,共4页

针对石油钻头自激振荡脉冲喷嘴结构复杂和制造困难的问题,提出用"模压法分段成形加真空扩散焊连接"制造的新工艺。采用正交试验法,通过极差分析和方差分析,研究了扩散焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对自激振荡脉冲... 针对石油钻头自激振荡脉冲喷嘴结构复杂和制造困难的问题,提出用"模压法分段成形加真空扩散焊连接"制造的新工艺。采用正交试验法,通过极差分析和方差分析,研究了扩散焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对自激振荡脉冲喷嘴焊接接头抗剪强度的影响,确定了因素的主次顺序、因素的最佳水平组合及扩散焊接的最佳工艺参数。试验结果表明,当采用焊接温度1050℃、焊接压力120MPa和焊接时间20min的参数组合时,可获得强度高、致密性好和耐冲蚀的焊接接头,其抗剪强度≥750MPa。该研究可为选择石油钻头自激振荡脉冲喷嘴真空扩散焊接的最佳工艺方案提供依据。 展开更多

关键词 石油钻头 喷嘴 自激振荡脉冲喷嘴 真空扩散焊接 正交优化试验

下载PDF 职称材料

自激振荡脉冲射流喷嘴的试验研究 被引量：48

10

作者 廖振方 唐川林 张凤华 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期28-32,共5页

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 ,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... 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 ,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 ) 展开更多

关键词 自激振荡脉冲射流喷嘴 试验研究 自激振荡脉冲射流 钻头 石油钻井

下载PDF 职称材料

自激振荡脉冲射流喷嘴的修正空化模型 被引量：4

11

作者 汪朝晖 陈思 +1 位作者 邓晓刚 王在良 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第2期265-268,272,共5页

根据自激振荡脉冲射流喷嘴中的空化发生机理,一种考虑剪切力(包括雷诺剪切力和粘性剪切力)和由湍动能产生的压力脉动对空化影响的修正空化模型被提出来提高喷嘴内流场的模拟精度。修正空化模型通过用户自定义函数UDF挂入到Fluent中定义... 根据自激振荡脉冲射流喷嘴中的空化发生机理,一种考虑剪切力(包括雷诺剪切力和粘性剪切力)和由湍动能产生的压力脉动对空化影响的修正空化模型被提出来提高喷嘴内流场的模拟精度。修正空化模型通过用户自定义函数UDF挂入到Fluent中定义空化压力属性。采用该修正空化模型模拟计算所得到的不同入口压力和腔径条件下的喷嘴出口压力峰值与以往的实验结果吻合得很好,验证了该修正空化模型的正确性。进一步对剪切力和由湍动能产生的压力脉动对空化的影响进行了分析,并且研究了不同入口压力条件下这两个因素对空化发生的影响的强弱程度以及空化初生的能力。 展开更多

关键词 自激振荡脉冲射流喷嘴 剪切力 湍动能 修正空化模型 UDF 空化初生

下载PDF 职称材料

自激振荡型气动喷嘴的实验及数值模拟研究 被引量：4

12

作者 胡建军 潘哲哲 +1 位作者 杨子文 姚静 《液压与气动》 北大核心 2020年第2期15-22,共8页

设计并加工了一种自激振荡型气动喷嘴,通过开展实验研究,探讨了该喷嘴的无量纲结构参数长径比、腔径比以及运行参数对自激振荡效果的影响。运用延迟分离涡模拟方法,对自激振荡型喷嘴的内外流场进行了非定常数值模拟研究,揭示了自激振荡... 设计并加工了一种自激振荡型气动喷嘴,通过开展实验研究,探讨了该喷嘴的无量纲结构参数长径比、腔径比以及运行参数对自激振荡效果的影响。运用延迟分离涡模拟方法,对自激振荡型喷嘴的内外流场进行了非定常数值模拟研究,揭示了自激振荡脉冲射流的产生机理。结果表明:内置特定空腔结构的气动喷嘴可以实现出口压力的高频振荡,实验工况范围的最优参数组合为长径比、腔径比,振荡频率达104数量级,振荡的标准差离散系数的范围为0.02~0.36。非定常计算结果表明,喷嘴空腔内锐边结构对高速射流剪切,造成不稳定涡系周期性产生、迁移和湮灭是喷嘴内外流场压力振荡产生的根源。 展开更多

关键词 自激振荡型气动喷嘴 结构参数 实验研究 数值模拟

下载PDF 职称材料