淹没射流

摘要： 针对水下岩石破碎过程中存在环境阻力大、破岩效率低等问题,提出一种水下气体辅助水射流的跨介质射流破岩新方法。在分析水下气体辅助水射流基本特性的基础上,搭建了可模拟气体辅助水射流破岩试验系统,探究了工作参数和喷嘴结构参数对水下气体辅助水射流破岩性能的影响,结果表明:岩石破碎是由水相水锤压力与气相空泡溃灭微射流共同作用的结果。在研究范围内,气流压力小于0.4 MPa时,气相空泡溃灭微射流引发的岩石破碎对气流压力的变化更敏感,而大于0.4 MPa时,水相水锤压力造成的岩石破碎对气流压力的变化更敏感。外喷嘴收缩段结构的变化对空泡发育的影响与其对射流冲击动压的影响相比较小,增大外喷嘴出口直径,射流的集束性出现先增加而后减小的趋势;随着外喷嘴直线段长度的增加,水下气体辅助水射流中空泡发育程度逐渐增强,但由气、液动量交换和摩擦阻力引起的能量损耗随之增加。与普通淹没射流相比,气体辅助可使得水射流破岩体积最大提高约1.5倍,比能耗则降低40%。随着气流压力的升高,岩石破碎体积先增大后减小,最佳取值为0.4 MPa;延长冲蚀时间,岩石破碎体积随之增加且有逐渐减缓的趋势,冲蚀时间设为30 s可兼顾水下气体辅助水射流的破岩性能与经济性。外喷嘴最佳结构参数组合为:指数型收缩段、出口直径3.5 mm和直线段长10 mm。

摘要： 曰前,由中南院申报的〈绘沙江向家坝水电站工程>〉荣获2021年度水力发电科学技术特等奖。向家坝水电站位于云南水富与四川交界的金沙江下游河段上,电站正常蓄水位380米,水库总库容51.63亿立方米,总装机6400兆瓦,灌溉面积375.48万亩,拦河大坝为混凝土重力坝,最大坝高162米;泄洪消能采用中表孔间隔布置、高低坎消力池淹没射流消能,最大下泄总功率40575兆瓦。向家坝水电站工程于2006年11月26日开工,2018年5月26日完工。

摘要： 传统底流消能工的地形条件无法满足池长要求时,可通过增大池深和池宽来达到消能目的。为得到矩形消力井在不同来流条件下分别对应的适宜井深,通过水工模型试验,研究井深变化对消力井底板冲击压强的影响以及入射淹没射流弗劳德数和井深的关系。成果表明:井深增加冲击区的冲击压强和脉动压强方差均减小,但其降幅随井深的增大而降低;消力井所需要的适宜井深随入射水流弗劳德数增大而增大。依托试验成果,进一步给出泄槽末端断面入射水流(跃前)水深和消力井适宜深度的拟合公式,可为工程设计提供参考。

摘要： 采用数值模拟方法,利用Fluent软件对300 m水深的淹没高压水射流清洗地浸过滤器的流场特性进行分析,对比了不同喷嘴直径、喷嘴压降、冲击偏角和冲击靶距对污垢的冲击压力、剪应力、有效去污面积等去污指标的影响。结果显示,喷嘴直径从1.0 mm增至2.0 mm,射流最大冲击压力、最大径向速度和有效清洗长度分别增加22.15%、27.59%和905.46%;增大喷嘴压降会增强射流冲击压力,提高射流去污能力;适当增大冲击偏角可以增强靶面剪应力,冲击偏角30°左右时去污效果较好;有效去污面积随冲击靶距增加整体呈先增大后减小的趋势。数值仿真分析结果表明,采用淹没高压水射流去除地浸生产井过滤器上的堵塞物是可行的。分析数据可为清洗喷嘴的设计及清洗工作参数的选取提供一定参考依据。

摘要： 为提高高压水射流在辅助大型沉井沉降施工中的效率,对水射流关键元件喷嘴进行选型和结构优化,要求射流具备高能量、低衰减特性。从4类回转形喷嘴中优选速度衰减小的喷嘴,确定合理的速度衰减研究指标,再结合尺寸参数设计正交实验,利用回归分析建立预测模型,可以确定各个尺寸参数对速度指标的影响程度。由高压泵站输入压力和流量确定喷嘴的最大直径,再由预测模型确定最佳喷嘴是出口直径2.8 mm、入口直径5.26 mm、收缩角为12.3°的锥形喷嘴。

摘要： 黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏度恒定和实时黏-温变化两种条件下柱塞泵温度场、速度场和气体体积分数等因素,分析了黏-温特性对轴向柱塞泵内空化效应的实时影响.结果表明:与黏度为定值相比,在实时黏-温条件下柱塞泵空化效应更加剧烈,研究过程中所建立的仿真模型为后续的优化设计提供了一定的指导.

摘要： 为了研究淹没环境对磨料浆体射流以及磨料浆体射流?截齿联合破岩性能的影响,搭建磨料浆体射流?截齿联合破岩试验台进行试验.首先,研究聚丙烯酰胺(PAM)质量分数、横移速度和系统压力对水下磨料浆体射流切割能力的影响,并与空气环境下对比;然后,分析磨料浆体射流?截齿联合作用下的岩石破碎过程和形貌;最后,探究截割深度和系统压力对联合破岩性能的影响.研究结果表明:在其他条件相同时,水下环境中磨料浆体射流以及磨料浆体射流?截齿联合破岩性能均弱于空气环境;增加PAM质量分数可以提高射流切割能力,但会导致切缝深度不均匀,综合考虑PAM质量分数选择2.5‰左右为宜;射流切割深度与横移速度呈负相关,与系统压力呈正相关;提高系统压力会削弱环境水对射流切割能力的影响;水下磨料浆体射流?截齿联合破岩过程和岩石破碎形貌与空气中基本一致;随着截割深度从3 mm增至15 mm,岩石破碎体积增加约10倍,同时截割阻力增大近12倍,截割阻力波动更剧烈;岩石破碎体积随着系统压力升高而增加,提高系统压力可降低截割阻力,减小截割阻力波动,有益于延长截齿寿命.在工程应用中应尽可能使用更高的系统压力.

摘要： 为了研究淹没射流条件下破碎含瓦斯煤效率的影响因素,展开了不同水射流冲击条件对破煤效率的影响研究,建立了水射流破碎含瓦斯煤流固耦合模型,以破煤深度、破煤体积为指标,考察了射流倾角、射流速度、喷嘴直径、初始靶距对破煤效率的影响.结果表明:淹没射流条件下,射流破煤过程初始阶段形成子弹状的破碎坑体,随着破煤的进行,破碎坑体直径增大,深度向下延伸;淹没射流条件下,破煤深度及破煤体积与射流速度、喷嘴直径变化成正相关,与初始靶距变化成负相关,煤体破碎坑体深度在射流与煤体相互垂直时达到最大值,破煤体积随射流倾角增加呈现先上升后下降再上升的趋势,在90°达到最大值;基于正交试验,得到不同射流参数对淹没射流破煤效率影响程度的主次顺序依次为:射流倾角、射流速度、喷嘴直径、初始靶距.

摘要： 射流冲击是水力工程中的常见问题,摆动射流对床面的作用值得深入研究.文章针对恒定水头的恒定往复摆动的淹没射流的近壁区流场及床面动态压力特性开展了实验研究,使用超声多普勒流速剖面测量仪(ultrasonic Doppler velocity profile,UDVP)测得摆动射流在约30°、45°及60°3个不同入射角情况下瞬间的平均瞬时流场,利用压力传感器得到不同床面位置的脉动压力.实验发现,摆动淹没射流存在自由射流区、射流冲击区和附壁流区3个不同的流区.摆动射流在近壁区产生向上游回流的临界倾斜角比恒定倾斜射流时大.摆动淹没射流下冲击区床面压力随时间变化而有波动变化.床面瞬时压力峰值在射流摆动状态下略低于恒定倾斜射流情况,其随摆动频率的增加而略有降低,摆动幅角的影响可忽略.

摘要： 导管架平台拆除过程中,为达到导管架平台桩腿内切割拆除条件,需对桩腿内部进行清淤作业.设计了一套桩腿内水射流清淤装置,并基于淹没射流理论,建立了射流的数学计算模型;利用流体动力学仿真分析方法,研究了射流压力与射流距离对破岩效果的影响.研究结果表明,淹没环境对水射流有明显的削弱作用;在淹没环境下,射流压力与喷嘴出口流速呈正相关,水射流流速随射流压力变化明显;当射流压力一定时,射流在靶面上的滞止压力随射流距离的增加而降低,射流作用面积随射流距离的增大而增大.研究结果可为桩腿内水射流清淤装置设计和使用提供理论依据.

摘要： 综述国内外学者在淹没射流破土机理、泥沙可冲性及影响因素、冲坑形态、深度预测等方面的研究成果,梳理了各研究者研究思路和研究成果的差别与联系,以及现有研究成果存在的问题.首先分析淹没射流破土的机理和已有的研究模型,其次概述淹没射流冲坑的发展过程,同时介绍土的冲刷系数的计算方法,继而讨论了影响喷射开沟效果的因素,最后总结了几种预测冲沟形态的方法.

摘要： 本文使用PIV技术对模型单股淹没射流流场进行了测量,得到流场的流态及其它的特征参数:等流函数线、涡量、湍动能等,这些参数对水利工程中水垫塘的理论研究有重要的意义.本文系统地研究了水垫塘的流动特征,测量结果可为数值模拟水垫塘流场提供对比的数据,为降低塘底动水压强、充分发挥水垫塘的消能效率和水垫塘的优化设计提供指导和依据.

摘要： 本项目负责人用严谨的数学解析方法论证了真实流体(水与空气皆为真实流体)粘滞损耗特性及淹没直线射流沿程动量通量守恒特性就赋与了淹没射流以卷吸能力。再辅以有限空间的一定边界条件 (如反馈通道)即可发生恒定射流向双稳态振荡射流的转挟。这对国内外书刊一向持有的只有紊动射流才具有卷吸能力的看法是颠覆性的突破。也为本项目组发明小型射流振荡触发器提供了理论铺垫。

摘要： This paper focuses on dynamic characteristics of AWJ, such as water and particle velocities for flow downstream under steady state, turbulent, two-phase and three-phase flow conditions. The jet-characteristics comparisons between submerged and non-submerged jet are performed. The CFD simulation is carried ort to gain an insight into the jet characteristics and a fundamental understanding of the formation process under condition of high-pressure. It lays the foundation for the design of high-pressure water jet.

摘要： This paper focuses on dynamic characteristics of AWJ, such as water and particle velocities for flow downstream under steady state, turbulent, two-phase and three-phase flow conditions. The jet-characteristics comparisons between submerged and non-submerged jet are performed. The CFD simulation is carried ort to gain an insight into the jet characteristics and a fundamental understanding of the formation process under condition of high-pressure. It lays the foundation for the design of high-pressure water jet.

摘要： This paper focuses on dynamic characteristics of AWJ, such as water and particle velocities for flow downstream under steady state, turbulent, two-phase and three-phase flow conditions. The jet-characteristics comparisons between submerged and non-submerged jet are performed. The CFD simulation is carried ort to gain an insight into the jet characteristics and a fundamental understanding of the formation process under condition of high-pressure. It lays the foundation for the design of high-pressure water jet.

摘要： This paper focuses on dynamic characteristics of AWJ, such as water and particle velocities for flow downstream under steady state, turbulent, two-phase and three-phase flow conditions. The jet-characteristics comparisons between submerged and non-submerged jet are performed. The CFD simulation is carried ort to gain an insight into the jet characteristics and a fundamental understanding of the formation process under condition of high-pressure. It lays the foundation for the design of high-pressure water jet.

摘要： 本发明涉及一种淹没水射流材料表面强化方法，包括：步骤S1：对待加工件进行固溶处理；步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理；步骤S3：对时效处理后的待加工件进行淹没水射流强化处理。本发明的淹没水射流材料表面强化方法，整体工艺操作简单，先对待加工件进行固溶和时效处理等前处理，然后对前处理后的待加工件进行淹没水射流强化处理，从而得到较大的表面残余应力和较好的表面质量。

摘要： 本发明公开了一种淹没脉冲射流脉冲参数测试装置，包括支撑架，支撑架上安装有底座，底座上安装有透明罩，透明罩另一端具有端盖，端盖顶部连接有溢流管；底座上安装有孔板，孔板上分布有多个沿左右方向穿过孔板的通孔，每一通孔内均安装有皮托管；底座中心处开设有中心孔；端盖中心处安装有喷水管，喷水管连接有水射流喷嘴，喷水管向外伸出端盖并连接有高压软管；各皮托管上均设有压力传感器和排气电磁阀。本发明还公开了相应的测试方法。通过在皮托管上安装排气电磁阀，在淹没孔板后打开排气电磁阀排出皮托管内被水射流封闭在内的气体，进而避免皮托管内存有少量气体导致测试结果不准确和延迟效应，从而稳定而准确地测量脉冲射流脉冲参数。

摘要： 本发明公开了一种非淹没空化水射流喷嘴结构及强化装置，包括同轴设置的高压内喷嘴结构及低压外喷嘴结构，所述高压内喷嘴结构包括高压管喷头及高压内喷嘴，所述高压管喷头下部与高压内喷嘴上部之间从上至下设置有空化器、垫圈及高压喷嘴板，所述低压外喷嘴结构包括设置于高压管喷头外部的低压外喷嘴管板及与低压外喷嘴管板底部固定连接的低压外喷嘴，所述低压外喷嘴底部设置有低压外喷嘴出口，且高压内喷嘴出口位于低压外喷嘴出口上方，从高压内喷嘴喷射出的高压水射流与低压外喷嘴喷射出的低压水射流可以在高压内喷嘴下方相遇，形成等同于淹没环境下的空化效应，增强空化射流冲击压力，适用于大型焊接件在非淹没环境下进行空化射流冲击。

摘要： 本发明公开了一种超声空化辅助淹没脉动气射流抛光系统，用于对工件在浸没状态下进行抛光，包括脉动气射流喷射装置、超声施加装置、作业箱体：脉动气射流喷射装置，包括用于向喷嘴实施脉冲供气的管路，喷嘴以一定角度朝向工件；超声施加装置，包括配合设置的超声换能器和超声聚能器，超声聚能器至少在工作状态下向工件聚焦超声波；超声波在工件上聚焦形成汇集区域，喷嘴在工件上形成冲击区域，汇集区域和冲击区域至少部分重合。本发明优化了抛光系统方案，综合超声空化以及气射流技术，满足不同表面的抛光需求，有效改善了抛光质量和效率。

摘要： 本发明公开了一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，包括移动小车以及安装在移动小车上的高压水射流主通道，所述高压水射流主通道设置至少一个，且每个高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有至少一个多腔室空化高压喷嘴；所述多腔室空化高压喷嘴包括由从上至下依次相连的一级高压喷嘴、二级高压喷嘴及三级高压喷嘴，且所述一级高压喷嘴、二级高压喷嘴、三级高压喷嘴同轴设置，所述一级高压喷嘴的上端与高压水射流主通道连接，所述一级高压喷嘴的下端与二级高压喷嘴的上端连接，二级高压喷嘴的下端与三级高压喷嘴的上端连接。该空化水射流装置通过多腔室空化高压喷嘴可实现在喷嘴内部形成大量空化泡，提高空化射流冲击压力。

摘要： 本发明涉及一种淹没水射流装置，特别是涉及一种淹没水射流冲砂性能实验装置及方法。所述装置包括固定环、上固定套管、下固定套管、水管和喷嘴；固定环、上固定套管依次套装在水管上部，下固定套管焊接在水管下部，水管下端连接喷嘴。本发明所述淹没水射流冲砂性能实验装置结构简单，易于操作，针对实验环境，可快速获得水射流参数。

摘要： 本发明涉及一种非淹没射流材料表面强化方法，包括：步骤S1：对待加工件进行固溶处理；步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理；步骤S3：对时效处理后的待加工件进行液氮深冷处理；步骤S4：对液氮深冷处理后的待加工件进行非淹没射流强化。本发明的非淹没射流材料表面强化方法，整体工艺操作简单，通过50°C‑70°C的非淹没射流对前处理后的待加工件进行强化，可以在冲击强化中实现待加工件的韧‑脆转换，保证待加工件在具有整体塑性强度的前提下，得到较大的残余压应力，从而提高抗疲劳性能。

摘要： 本发明公开了凝汽器传热管淹没射流清洗工艺试验台架及其试验方法，其包括：模拟水室，所述模拟水室内固定设置有固定杆；喷头，所述喷头采用多个固定连杆固定连接在固定杆上，所述喷头的内腔密封连通有压缩气体回路管的一端，所述喷头的进液端连通有高压水回路管的一端；传热模拟管，所述传热模拟管的一端连接于所述模拟水室内，所述传热模拟管的另一端连接有收集水箱；供气系统，所述供气系统的出气端与所述压缩气体回路管的另一端固定连通。本发明装置及方法能够完全模拟凝汽器水室和传热管内部环境，方便观察清洗机构的清洗效果，以便于清洗工艺的调整，实现清洗机构的清洗效果最优化。

摘要： 本发明公开了一种蒸汽淹没射流实验装置，包括气相制冷剂储存罐、制冷剂气相环路循环泵、电加热器、气相入口调节阀、气相回收调节阀、气相环路换热器、流量计、稳压罐、高速摄像机、气相入口流量计、可视化射流测试装置、LED灯、液相制冷剂储存罐、数据采集系统、制冷剂液相环路循环泵、液相换热器、液相入口流量计、制冷机，所述可视化射流测试装置的底部设有晃动装置，所述可视化射流测试装置包括垫片、气相制冷剂管路、液相制冷剂管路、渐缩式喷嘴。有益效果：可以根据实验需要开展不同工况制冷剂过冷度下的冷凝界面温度和压力变化的测量，通过多角度气相入口调节，结合可视化能够直观观察到蒸汽喷注汽羽的演化特性。

摘要： 本发明公开了一种钻井非淹没射流流态化采矿工艺参数设计方法，包括射流泵结构尺寸设计、流态化采矿工艺参数设计和工艺匹配度验证等步骤。本发明考虑射流泵提升矿浆中颗粒对射流泵效率的影响、完善液固射流泵性能基本方程，基于改善的液固射流泵性能基本方程对射流泵结构尺寸进行设计、确定射流泵工作效率接近峰值效率时对应的射流泵结构尺寸，在此基础上匹配设计流态化采矿工艺参数、并通过射流泵实际流量比与汽蚀流量比进行比较，获得最佳匹配配套参数，设计结果能够满足流态化采矿过程中高压水射流在非淹没状态完成破碎矿体作业，进而提高流态化采矿的效率，可以为非淹没射流流态化采矿方法的推广应用提供理论指导及数据支持。