一、脉冲式浮射流水力特性的实验研究(论文文献综述)
任姗[1](2020)在《含柔性植被明渠水动力特性与污染物浓度场试验研究》文中提出水生植被作为天然河道的重要组成部分,也是生态河道不可缺少的一部分。因为植被的存在,使得河流的水流特性与污染物扩散变得更加复杂,一直以来有着许多问题需要深入研究。本文通过顺直水槽试验系统模拟河道,利用人造水草模仿自然植被,采用粒子图像流速仪(PIV)与平面激光诱导荧光(PLIF)技术,研究了植被存在对明渠水流特性和污染物浓度场的影响。详尽分析了植被密度、淹没度的变化对含植被水流的水位、流速、雷诺应力及紊动强度的影响,以及植被密度、淹没度的变化对含柔性植被水流污染物在横向与垂向时均浓度场、浓度半宽与混合程度影响。主要包含以下几项研究成果:(1)植被存在对明渠水位产生影响,植被区前段出现水位壅高;植被区中后段水位逐渐下降;出口段由于水跃现象水位逐渐升高。控制其他因素不变,水位随植被密度、淹没度的增加而增加,淹没度增加水面坡降值减少。淹没度的改变对水位影响较大。(2)含淹没柔性植被水流的纵向流速可沿垂向分为三区。流速分区与植被形状相关。不同植被密度下的纵向流速以植被冠层顶部为界(1.0z/hv)呈不同规律,植被冠层顶部以上流速随植被密度增大而增大,植被冠层顶部以下流速随植被密度增大而减小。控制其他因素不变,纵向流速随淹没度增加而减少。(3)雷诺应力与紊动强度的峰值位于植被冠层顶部附近。随着植被密度的增加,雷诺应力与紊动强度的峰值增大。随着淹没度的增加,雷诺应力的峰值增大,而紊动强度的峰值变化较小。(4)植被冠层顶部污染物的时均浓度横向呈对称性的高斯形分布。随淹没度的增加,污染物横向与垂向的时均浓度均降低,沿水流方向的扩散加快,完全混合所需距离缩短。随植被密度的增加,污染物横向与垂向的时均浓度值降低,沿流向的污染物扩散加快,污染物完全扩散所需距离缩短。(5)垂向与横向浓度半宽沿程线性增加。随着淹没度增加,垂向浓度半宽逐渐大于横向浓度半宽。随着淹没度的增加,垂向的植被冠层剪切层的湍流波动增强,垂向的污染物扩散占主导地位。随植被密度的增加,垂向浓度半宽bz1/2与横向浓度半宽by1/2逐渐增大。
张颖翀[2](2020)在《射流冲击旋转壁面耦合流动研究》文中进行了进一步梳理射流冲击旋转壁面主要应用于各类机械的加热或冷却领域,如金属退火、玻璃回火、涡轮叶片冷却、航空电子冷却、电子封装、学气相沉积等过程。而流动特性是影响传热特性的根本因素。因此,对射流冲击旋转壁面耦合流动进行研究具有重要的工程应用背景和学术价值。本文采用数值计算与粒子图像测速(PIV)实验相结合的方法,对不同参数下射流冲击旋转壁面的流动特性和冲击压力进行了深入研究。研究参数包括雷诺数Re、冲击高度H、壁面转速n和脉冲周期T。主要研究结果如下:(1)对不同雷诺数和冲击高度下的连续射流冲击静止壁面进行数值计算和PIV实验研究,发现射流流动结构取决于冲击高度,而相对独立于雷诺数。随着冲击高度的增加,到达冲击区的射流扩散程度逐渐增大,其速度逐渐减小。冲击壁面上压力系数主要集中在-2≤x/D≤2范围内的冲击区域。随着冲击高度的增加,最大压力系数逐渐减小,并且减小的速度逐渐增加;无量纲压力分布几乎不变。(2)对不同雷诺数和冲击高度下的连续冲击射流的冲刷特性进行冲沙实验研究,发现随着冲击高度的增加,形成的沙坑面积明显上升趋势,而沙丘宽度变化不明显;沙丘为近似圆形,不同位置宽度相近。随着雷诺数的增加,沙坑宽度和沙丘宽度呈上升趋势,而沙坑极值和沙丘极值出现波动。(3)对不同壁面转速下的连续射流冲击旋转壁面进行数值计算研究,发现壁面旋转主要影响壁面射流区,而对自由射流区和冲击区影响较小。随着圆盘转速的增加,涡旋中心逐渐向圆盘壁面靠近,直至圆盘边缘附近;径向位置较大处近壁区速度径向分量和周向分量逐渐线性增大。圆盘转速不影响圆盘中心区域冲击压力系数分布。(4)对不同冲击高度下的连续射流冲击旋转壁面进行数值计算研究,发现随着冲击高度的增加,近壁区域的流动结构基本不变,距离冲击壁面较远处流动逐渐变得不规则,出现涡旋结构;径向位置较小时,速度径向分量极大值逐渐减小,并且逐渐远离射流中心。速度周向分量的径向分布几乎不变。圆盘壁面上平均冲击压力系数逐渐减小,且减小的幅度先增大后减小。(5)对脉冲射流冲击旋转壁面进行数值计算研究,发现射流流体与周围环境流体在剪切作用下产生质量、动量和能量的交换,剪切层附近流体的速度逐渐减小,射流内部速度径向分布发生改变;冲击壁面上冲击压力先增大后减小,有效冲击面积不变。(6)对不同雷诺数、壁面转速和脉冲周期下的脉冲射流冲击旋转壁面进行数值计算研究,发现射流中轴线上无量纲速度和冲击壁面上压力变化趋势受雷诺数和脉冲周期影响较大,而相对独立于壁面转速。随着雷诺数和脉冲周期的增大,射流中轴线上无量纲速度和冲击壁面上压力变化出现过渡区,过渡区内的速度和压力逐渐向稳态连续射流冲击壁面的速度和压力发展。脉冲射流由于水锤效应,对冲击壁面产生大于连续射流冲击壁面压力的冲击压力。
王冰冰[3](2020)在《射流式水力振荡器特征分析及测试系统设计》文中研究说明自石油资源被发现至今,被冠以“工业的血液”的石油被应用在人类生产生活的方方面面,更成为大国之间博弈的筹码。2020年初沙特通过增加石油产量对俄罗斯发动了石油价格战,对世界造成了深远的影响。为满足人类对石油的需求,石油勘探开采技术不断发展。中国油气资源非常丰富,但是大部分探明资源开采难度较大,致使我国油气开采必须坚持常规与非常规井并重,不断提升开采工艺及技术装备,需要强力的创新科学技术支持。目前,连续油管及其配套的井下作业工具在钻井过程中得到不断发展,但仍然面临摩擦阻力大、钻进效率低、测试系统不经济等问题。国内外针对摩擦阻力及钻井低效率问题提出了多种多样的新技术,水力振荡器就是最突出的产品,目前国外产品占领绝大多数市场,国内奋勇直追也逐渐有了自主知识产权的产品。本文主通过对水力振荡器进行调研,根据其工作原理进行分类介绍,基于现有射流式水力振荡器工作原理,设计了一款新型射流式水力振荡器,利用射流元件康达效应(conada effect)的周期切换及活塞与节流口配合,在射流短节轴向方向形成水力脉冲。当射流式水力振荡器与其他钻井工具串共同工作时,可以有效改善钻压,并变静摩擦为动摩擦降低工具串与井壁的摩擦力,提高钻井效率。针对水力振荡器测试系统自动化程度不高、数据监测准确度不足、装夹不方便等问题,提出了射流式水力振荡器测试平台,并设计了针对射流式水力振荡器水力特性及冲蚀的试验方案。本文围绕射流式水力振荡器,进行机构设计、水力特性分析、冲蚀分析及测试方案的研究,具体内容如下:1)调研国内外水力振荡器及测试系统的发展方向,并汇总分类,研究其工作机理及支撑理论。针对射流式水力振荡器,主要研究了射流附壁机理、射流脉冲机理。针对测试系统,对夹具装置、水循环系统、数据采集系统进行研究。2)研究射流式水力振荡器内部流场分布情况,证实其工作的可行性,得到射流元件内流场动态分布云图,结果证明:新型射流式水力振荡器在16L/s工作环境下,以9Hz-16Hz脉冲频率稳定工作,工作准备时间短。与传统水力振荡器相比,新型大口径射流式水力振荡器压降更低,在1.31MPa-1.41MPa,说明新型水力振荡器水力特性良好。3)利用STAR-CCM+研究了射流元件关键结构参数对其工作的影响规律,并得到流速分布云图及压强分布云图。具体分析了侧壁高度、侧壁角度、劈尖高度、反馈角度对水力冲击器水力脉冲性质的影响规律。随着侧壁高度的增加,水力振荡器压降和脉冲频率先降低随后上升,极值点在h=2mm处。随着射流元件侧壁角度增加,振荡器压降和脉冲频率都有增加的趋势,随着劈尖距离的增加,水力振荡器压降和脉冲频率呈下降趋势,在反馈角度小于80°时,水力振荡器的压降和脉冲频率有下降趋势,在反馈角度大于80°时,水力振荡器压降和脉冲频率有上升趋势。4)分析计算了活塞的运动规律,建立了活塞动力simulink仿真模型,得到了活塞外力的变化曲线,活塞下行的动力要强于上行的动力,持续时间也处于主导地位。利用Motion分析活塞的运动规律,得到活塞的速度时间及位移时间曲线。5)选择奥卡相关性准则建立以欧拉液相和拉格朗日颗粒相的冲蚀模型,进行水力振荡器固体颗粒侵蚀分析,最终发现位于劈尖处、侧壁面、活塞上腔壁面处冲蚀速率较大,并计算了射流式水力振荡器总体冲蚀速率对防止冲蚀磨损提出解决方案。6)设计了以夹持装置、水循环系统、测试装置为一体的井下工具测试平台,并对射流式水力振荡器的水力特性分析及冲蚀分析提出了测试方案。
滕素芬[4](2019)在《植被明渠中横向射流污染物输运扩散特性研究》文中研究指明水生植被是景观河道、生态河道、人工湿地建设中的重要组成部分。在创造适宜生存环境、构建特定格局及污染物净化方面,具有十分重要的作用。近年来,随着国家对水生态文明和环境保护的日益重视,人与自然的和谐发展,生态景观河道设计、人工湿地、河道防洪、生态环境修复和治理是当前研究的热点问题,其研究均涉及到射流理论,而植被水流对生态环境的修复有着不可替代的作用。目前关于射流方面、植被水流方面的研究颇多,但同时考虑射流和植被水流相互作用的研究还较少。因此,开展射流与植被水流相互耦合作用下污染物输运扩散机理的研究,不仅具有重要的理论意义,而且具有较大的应用价值。根据紊动射流、雷诺方程与量纲分析理论,结合粒子图像测速(PIV)技术与平面激光诱导荧光(PLIF)技术测量手段,研究了无植被、刚性植被与柔性植被三种条件下的紊动扩散、流场和浓度场,研究工作包括以下几点:(1)无植被作用下横向单孔射流速度场和浓度场特性的研究对于无植被作用的横向单孔射流,研究了不同射流流速比情况下三维时均速度场、射流轴线的运动轨迹、雷诺应力与紊动强度。研究了射流的污染物输运扩散特性,包括射流时均浓度场、射流中心线的浓度轨迹、射流浓度半宽、射流浓度沿纵剖面的分布及射流浓度的稀释变化。研究表明,射流流态由层流向紊流过渡时,射流的弯曲程度逐渐抬高;射流轴线流速分布符合指数分布规律;其雷诺应力和紊动强度最大值出现在射流孔附近;横向射流对明渠水流具有明显的影响,尤其对横向水流影响最大。射流中心线浓度分布亦符合指数分布;浓度的半宽度符合线性变化;射流在不同断面上的浓度变化符合高斯分布规律。(2)刚性植被作用下横向单孔射流速度场和浓度场特性的研究对于刚性植被在三种不同布置方式作用下横向单孔射流的研究结果表明,射流轴线流速仍符合对数分布规律;而植被的存在,改变了明渠水流的紊动结构,射流在淹没刚性植被水流中的纵向流速分植被层和自由层,植被层流速近似符合直线分布,自由层流速符合“J”型分布,其雷诺应力和紊动强度最大值均在植被冠顶处;植被阻力越大,明渠水流的流速越小、紊动强度越大。与无植被比较,射流的浓度半宽度和射流浓度沿纵向分布规律与无植被的分布规律相同,射流的稀释度与无植被相比明显衰减;而菱形布置与单排布置刚性植被和双排布置比较,浓度衰减最快,稀释度最小;横向射流在明渠中的入侵度比无植被的入侵度更高。充分体现了植被对横向射流的阻滞作用。(3)柔性植被作用下横向单孔射流速度场和浓度场特性的研究对于两种柔性植被作用下的横向单孔射流,研究了射流在柔性植被水流中的水动力特性和浓度场特性。结果表明,由于植被柔韧度不同,射流在起始段、弯曲段和扩散段的流速分布均出现了大小不一的斑状涡。两种柔性植被高度不同、柔韧度不同,射流在淹没柔性植被水流中的纵向流速分布亦不相同,植被层纵向流速分布近似呈线性分布,植被层以上流速呈对数分布。射流轴线速度分布均符合指数分布,对比无植被、刚性植被作用的射流轴线弯曲度,发现柔性植被的射流轴线入侵度更高,其次是刚性植被,无植被次之。两种柔性植被的雷诺应力最大值均在植被冠顶处,宽叶草植被的紊动强度出现在水面处。射流的浓度半宽度和射流浓度沿纵向分布规律与无植被、刚性植被的分布规律相同,射流轨迹线上的稀释度与y/lm的平方成线性关系。(4)不同植被作用下横向多孔射流速度场和浓度场特性的研究通过对三种不同布置方式的刚性植被与两种柔性植被的横向多孔射流,系统研究了植被对横向多孔射流的水动力特性和浓度场的影响。研究发现,植被的存在改变了多孔射流在明渠中的流速分布,使得射流与射流两侧环境水体的接触面积增大、污染强度降低。多孔射流中心线浓度分布与多孔射流轴线速度分布规律相同,均符合指数分布。探究了多个射流孔之间、植被与多孔射流水流运动及污染物浓度扩散的相互影响,并与横向单孔射流水动力特性与浓度场进行对比分析。阐明了多孔射流轴线的入侵度与射流个数、射流与横流速度比无关,而与植被的布置方式、植被的形态密切有关,揭示了植被—多孔射流—环境水体三者之间的相互耦合作用。
陈欣欣[5](2019)在《不同参数下淹没冲击射流的数值模拟与实验研究》文中进行了进一步梳理淹没冲击射流是一种经典的射流流动,它广泛存在于各种工程运动背景中,如直升机的起降过程、排水灌溉工程、冷却及加热过程等。淹没冲击射流流动状态复杂,影响参数较多,对其开展研究具有重要学术和工程实用价值。本文采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对淹没冲击射流的流场特性和冲击压力进行了深入分析,研究不同几何参数下(冲击角度θ、冲击高度H、雷诺数Re)淹没冲击射流的内部流场特性,其主要研究内容及取得的结果如下:(1)对不同冲击角度(15°≤θ≤90°)的淹没冲击射流研究结果分析可知,淹没冲击射流的流场高度依赖于θ。随着冲击角度?的增加,射流到达冲击区速度减小,壁面射流横向扩散增大,厚度逐渐减小;冲击壁面上最大冲击压力逐渐增大,其位置逐渐靠近冲击原点;最大冲击压力系数与冲击区射流中心线上临界速度的竖直分量存在良好的直线关系,有效冲击压力范围为-2≤x/D≤2区域,最大压力点逆流侧压力集中程度比顺流侧高。(2)对不同冲击高度的斜向(θ=45°)冲击射流研究结果分析可知,不同高度下斜向冲击射流流场具有相似性;随着冲击高度的增加,斜向冲击射流的漩涡强度逐渐减小,冲击壁面上最大压力系数呈线性减小。(3)对不同水平高度的水平冲击射流结果分析可知,射流扩散至壁面的距离和水平高度呈线性关系。当射流扩散至壁面时,其竖直方向的扩散转化为横向扩散,近壁区射流速度分布发生显着变化。(4)对不同雷诺数下冲击射流和水平射流结果分析可知,不同雷诺数下无量纲化轴线流速分布曲线相似,冲击壁面上压力系数分布一致,流动存在相似性。
曹智翔[6](2018)在《涡旋通风气流组织特性及设计理论基础研究》文中认为通风气流组织是维护室内环境质量,降低通风空调能耗的关键因素。特别是对工厂车间等污染物高浓度集中释放的高大空间建筑,需要设置规模庞大的通风系统来维持室内环境。然而,由于缺乏适用的通风气流组织形式,往往导致系统能耗高但通风效果差。随着我国对室内环境质量和建筑节能要求越来越高,有必要对适用于这类建筑室内环境的通风气流组织进行深入研究。龙卷风等柱状空气涡旋是自然界常见的气流流动形式,空气在地面附近辐合,再随柱涡旋转上升。当将柱状空气涡旋应用于室内通风时,可利用其流动特性将房间下部的空气污染物快速汇聚并排出室外。因此,利用柱状空气涡旋既可以减少空气污染物在室内的无组织扩散,又可以缩短排污所需时间,是一种具有应用潜力的通风气流组织形式。基于上述前提,本文通过理论推导、模型实验以及数值方法研究了一种基于柱状空气涡旋原理的通风气流组织形式:涡旋通风。具体内容包括以下几个方面:首先,对典型柱状空气涡旋模型进行理论分析,得到了柱状空气涡旋的基本流动模式和结构特点,明确了柱状空气涡旋的生成条件,并根据柱状空气涡旋不同区域的流动模式进行了区域划分,为进一步研究生成和应用涡旋通风提供理论支持。第二,针对通风环境的柱状空气涡旋,通过数值方法在三维理想空腔内对涡旋通风进行研究,得到了不同影响因素对涡旋通风的流动特性和涡旋强度的影响;对比了使用涡旋通风和传统下送风在空腔内污染物的分布特性及瞬态演变特征,初步验证了柱状空气涡旋应用于通风排污的可行性。第三,通过PIV模型实验研究了实际建筑环境下涡旋全面通风的流动特性及不同环境因素对涡旋通风效果的影响;又通过数值方法对比了涡旋通风和其它三种常用通风气流组织的排污效果,并通过不同评价指标对这些通风气流组织进行评价。结果表明,对于具有集中排放污染物的高大空间建筑,使用涡旋通风时室内污染物浓度最低,排污效率最高,污染物室内滞留时间最短。同时,本文提出了一种多涡旋全面通风系统。研究表明,多涡旋全面通风系统中各个子系统可彼此独立运行,对大长宽比高大空间建筑具有良好的适用性。最后,针对高污染散发建筑内的局部排风需求,提出了多种形式的涡旋局部排风罩,并通过实验和数值方法对其流场特性和污染物捕集效率进行了研究。结果表明,涡旋局部排风罩可以通过较低风量对空气污染物进行长距离捕集和控制,相较于传统局部排风罩具有高效节能的特点。
曹佐勇[7](2018)在《近距离煤层水力冲孔多场耦合效应及卸压瓦斯抽采效果评价研究》文中提出煤层松软、瓦斯含量高压力大、透气性差和抽采效果不理想,一直是导致我国高突煤矿瓦斯治理难度大、瓦斯事故多发频发的重要问题,这些问题在贵州地区尤为明显。水力冲孔较为广泛地应用于煤层瓦斯卸压增透,但水力化措施在贵州地区争议还比较大,且水力冲孔多场耦合演化规律及卸压抽采效果评价方面,还缺乏深入科学分析研究。基于此,本文以具有松软低透近距离高突煤层条件的贵州盘江矿区松河煤矿为工程背景,对煤体微观物理性质和力学参数进行实验测试分析,建立煤体变形破裂与卸压瓦斯运移耦合模型,模拟研究近距离煤层水力冲孔的多场耦合效应,对松河煤矿现场试验验证水力冲孔多场耦合效应并评价其卸压瓦斯抽采效果。取得主要研究成果如下:(1)实验测试分析了煤体的微观物理特征,将煤体孔隙率与渗透率分别考虑,针对煤体变形及瓦斯压力之间的相互作用,建立了包含固体体积应变项及瓦斯压力项的孔隙率动态演化模型,根据Klinkenberg效应、Kozeny-Carman方程建立了渗透率动态演化模型,将其有机融合构建了煤与瓦斯气固耦合模型。渗透率动态演化模型与现场参考数据的成功匹配,煤与瓦斯气固耦合模型与前人模型计算结果的对比分析,证明了该模型可适用于低透气性含瓦斯煤层的气固耦合规律的模拟。(2)基于构建的煤与瓦斯气固耦合模型,采用数值模拟方法分析研究了不同孔径和孔间距条件下的近距离煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采多场耦合效应,得到了冲孔孔径、煤体位移、应力迁移、卸压瓦斯抽采时间与有效抽采影响半径之间的关系。结果表明,在冲出煤量恒定、瓦斯压力下降到安全临界值的条件下,随着抽采时间的增加有效影响半径逐渐增大;冲孔孔径增大,导致煤体应力迁移范围越大,孔洞周围煤体位移量越大、瓦斯压力下降越快,对应的有效影响半径越大;双孔、多孔冲孔时,抽采叠加效应显着,孔间距越小或孔径越大,钻孔之间的煤体卸压效果越好,煤体位移越大,瓦斯压力下降幅度越大。(3)现场监测并分析了水力冲孔过程煤体的电磁辐射信号响应规律。水力冲孔破煤的电磁辐射响应符合赫斯特统计规律,电磁辐射信号随冲孔时间的增加而增强;电磁辐射信号越强烈,煤体变形破裂越剧烈,喷孔时异常强烈的信号对此予以了印证;冲孔完成后,煤体的力学行为相对“安静”,电磁辐射信号大幅降低但仍高于冲孔前的信号,表明相对于冲孔过程煤体的急剧破裂,此时煤体内部的变形破裂仍在缓慢进行。(4)现场实测并分析验证了水力冲孔时和冲孔后孔洞周边煤体应力、瓦斯压力分布及动态演化规律,揭示了应力分布演化规律与卸压半径的关系。水力冲孔钻孔周边煤体应力呈现卸压区和应力集中区逐渐向深部转移且持续时间较长,水力冲孔钻孔周围效果考察孔的瓦斯浓度、流量和应力均随与冲孔钻孔间距的增大而减弱。单孔冲孔孔径0.8 m、冲出煤量8 t、抽采时间80天左右时,瓦斯压力下降到0.74 MPa以下,对应的卸压抽采有效影响半径为4.5 m。(5)提出了水力冲孔卸压增透瓦斯抽采及消突达标的评价方法,建立了消突达标时间、有效影响半径与冲孔瓦斯抽采累计量的对应关系方程,建立了水力冲孔卸压瓦斯抽采及消突达标评判方法,实现了试验矿井水力冲孔卸压增透瓦斯抽采及消突达标的评价。(6)现场工程验证及效果考察结果表明,水力冲孔的瓦斯抽采效果明显优于普通钻孔。冲孔后的钻孔瓦斯浓度随时间先迅速增加、稳定到一个较高浓度并维持较长时间后再缓慢降低,冲孔钻孔初始瓦斯浓度、最高浓度及高值持续时间分别是普通钻孔的1.5倍、1.7倍和8.75倍;工业试验记录71天,瓦斯日均抽采量及抽采总量为同样抽采时间内普通钻孔抽采效果的3.19倍。本研究成果对于深入认识高突矿井近距离煤层水力冲孔的多场耦合效应及其卸压瓦斯抽采考察评价,提高水力措施应用效果,促进煤矿实现安全高效防治瓦斯灾害具有重要的理论意义和应用价值。
王超[8](2016)在《环空射流吸气搅拌装置结构优化及气泡生成机理研究》文中提出泡沫浮选作为细粒矿物分选方法,在选矿作业中占有重要位置。浮选设备作为浮选过程的载体,直接影响到浮选的效果,因此对于浮选设备的开发和应用一直是浮游选矿的重点研究对象。现有浮选设备主要包括机械搅拌式浮选机、喷射式浮选机、浮选柱等。浮选设备的气泡生成装置和搅拌装置作为设备工作过程中供气和混合矿浆的核心部件,在使用的过程中都具有特点,也暴露出不足。本文结合现有浮选设备的供气机构和搅拌装置的优缺点,设计一种环空射流吸气搅拌装置,利用环空淹没射流冲击的方式进行吸气的同时驱动叶轮旋转,实现有效利用淹没射流损失的能量的同时得到充足的吸气量、合理气泡分布体系和叶轮搅拌速度,从而获得利于矿化浮选的三相流场。为达到设计目的,本文把研究重点放在了喷头与叶轮在淹没状态下的配合以及气泡生成机理上。通过结合CFD数值模拟、高速动态摄像技术、压力传感器和扭矩传感器等先进测试技术以及试验对比验证的方法,对本装置工作过程中喷头环空射流吸气,淹没射流,射流冲击以及叶轮旋转搅拌等4个连续工作阶段内涉及的机械结构优化和气泡生成过程进行了研究,主要研究内容和结论如下:1.以气液两相流为介质,采用F1uent软件模拟结合试验验证的方法,研究了淹没射流状态下环空射流喷头内的能量耗散特性以及吸气特性。从流场分布、湍流能量耗散、涡量变化等角度分析了不同参数对喷头吸气量和气液比的影响。结论表明:不同入流压强下低管径比对气液比存在高可控性;不同管径比下高引射流入流压强对气液比存在高可控性,长管嘴距下气液比的增量要小于短管嘴距条件下的气液比,但长管嘴距条件下气液比却有较大的值;这些特性与不同入流压强时引射流与槽内水的压差以及不同管径比和管嘴距时入射流对喷嘴的封闭作用有关。2.借助扩散硅压力传感器测试系统,分析了有、无吸气和不同气液比状态下淹没射流对冲击压力的影响,结果表明:由于气泡的存在,浮射流冲击力大于淹没射流冲击力,且冲击力的差值随着气液比的上升逐渐缩小。分析了不同工况下气液两相浮射流流速和冲击压强的衰减过程,结果表明:浮射流在较低的入流压强、管嘴距和管径比条件下冲击压强轴向衰减过程接近线性,在较高的工况下遵循幂函数变化规律,而在水束同截面径向方向上遵循正态分布规律。无论是轴向流动遵循幂函数变化规律还是径向流动遵循正态分布规律,流速都存在由缓慢衰减到快速变化的突变结合点,从而作为我们选取叶轮长宽比以及喷头与叶轮作用间距的选取依据。同时试验还表明:由于受到浮力的作用,射流水束在远离喷头出流口的地方出现轴向射流向液面偏离的现象,这种偏离现象在较高的入流压强、管嘴距和管径比时有所减缓。建立动态扭矩传感器测试系统,研究不同叶片长宽比扭矩变化情况。结合理论分析,选取最佳叶片长宽比,通过不同的喷头数与叶片数配合进行速度测试试验,选取最佳的叶片数量和喷头数量,这也为喷头与叶片的选取提供一种研究方法。3.分析了淹没射流段、射流冲击段、旋转搅拌段三个阶段气泡的大小和粒径分布,结果表明:淹没射流阶段,随着入流压强的增大,气泡的Sauter直径逐渐减小;粒径的分布上中间粒径和大粒径气泡的含量逐渐降低,气泡的粒径集中度越高,气泡粒径分布越均匀。同样,随着管径比和管嘴距的提高,气泡Sauter直径逐渐减小,粒径的分布上中间颗粒的含量却逐渐升高,气泡直径分布极差较小。相较于淹没射流段,射流冲击段的气泡与淹没射流段有相似的气泡变化规律,但气泡Sauter直径小于淹没射流段,中间颗粒的含量在相同的工况下含量更高。旋转搅拌段相同工况下Sauter直径未发生较大改变,但中间颗粒的含量相较于淹没射流段和射流冲击段更高,这主要是由于射流冲击段和旋转搅拌段对大粒径颗粒的分割效果较淹没射流段更加明显。根据不同变量参数下湍动能k和湍流耗散率ε对气泡大小和分布的影响,引入湍动能和湍流耗散率为"媒介变量"来解释和调控本装置的气泡生成机理。4.对气泡生成机理进行综合评价,试验表明:起泡剂的加入对气泡表面进行包裹,使得气泡表面张力降低,气泡体系稳定性增强,因此降低了不同变量参数对气泡粒径的调节可控范围。分析了环空射流吸气搅拌装置、射流吸气装置、旋转搅拌装置三种装置对气泡大小和分布的影响,结果表明,在气泡粒径分布上本装置气泡分布均匀性好于喷射吸气装置,与旋转搅拌装置相近,但在气泡的粒径上要比喷射吸气装置和旋转搅拌装置都要小。
温继伟[9](2014)在《油页岩钻孔水力开采用射流装置的数值模拟与实验研究》文中提出纵观人类发展的历史我们不难发现,能源始终是人类赖以生存与发展的重要物质基础之一,它是制约国民经济持续、快速发展的重要因素,也是现今国际社会瞩目的焦点。随着世界各国经济与社会的迅猛发展,人们对能源的需求与日俱增,随着对常规的石油、天然气等资源不断地勘探、开发与消耗,其资源储量已是越来越少,高油价时代已经悄然而至。在这种情况之下,世界各国纷纷开始积极找寻新的能源,以试图替代储量日益衰减且价格高昂的原油。属于非常规能源的油页岩,其资源储量十分丰富,用它作为石油、天然气的补充能源,已经引起人们的广泛关注。对于蕴藏在地下的油页岩矿藏,若采用传统的露天开采法或地(井)下开采法,具有矿山建设周期长、开采成本高等特点,且会对矿区周边的生态环境造成严重的污染;若采用钻孔水力开采技术,则会大大缩短矿山建设的周期,降低开采成本,且无需有人下入矿井内,仅需施工人员在地表就可完成对相关水采设备的操控,大大降低了人员的劳动强度,且安全可靠,若把该方法用于矿层较薄及低品位油页岩矿藏资源的开采,应算作是一种经济、环保、高效的地下油页岩开采新技术。在实施油页岩钻孔水力开采的整个过程中,利用高压水射流对处于地下整体油页岩矿层的高效破碎是保障油页岩钻孔水力开采得以顺利实施的关键步骤,只有尽可能地实现对油页岩矿层的高效破碎,才能保证后续工艺的顺利开展,其碎岩的效果将直接决定油页岩钻孔水力开采的效率与成败。基于此,为了高效地实现油页岩钻孔水力开采,就需要对高压水射流破碎油页岩方面的内容进行研究,重点是对不同的射流装置展开研究。本文以教育部、财政部跃升计划“国家潜在油气资源(油页岩勘探开发利用)产学研用合作创新项目”中课题四的子课题“油页岩钻孔水力开采关键技术研究”为依托,围绕“如何能够实现高压水射流对油页岩的高效破碎”这一重点问题展开研究,提出了油页岩钻孔水力开采用射流装置的设计原则,结合本文高压水射流实验的实际情况,设计出了包括能够产生连续直射流的普通锥直型喷嘴与仿生锥直型喷嘴,能够产生空化射流的风琴管型空化射流喷嘴,以及能够产生脉冲射流的自激振荡型脉冲射流喷嘴在内的四种射流装置具体的结构参数及其加工与装配方式。本文通过运用正交试验设计原理,设计出18个仿生锥直型喷嘴与9个普通锥直型喷嘴,结合CFD数值模拟技术,对它们在喷射压力为15MPa,喷射靶距为930mm的工况条件下产生高压水射流时喷嘴内、外部的流场情况进行了数值模拟,经后处理得到了一系列相关的模拟结果,对数值模拟得到的高压水射流打击力进行分析,确定了影响仿生锥直型喷嘴与普通锥直型喷嘴产生高压水射流的打击力的各因素主次顺序及其最优结构参数设计方案;此外,依据对仿生锥直型喷嘴产生高压水射流时喷嘴内、外部流场情况进行数值模拟得到的相关结果,揭示了处于仿生环槽内的反转涡流是造成仿生锥直型喷嘴产生高压水射流的打击力得以提升的根本原因。本文自主研发的多功能高压水射流测试与碎岩实验平台,可在实验室内实现对不同射流装置产生高压水射流的打击力测试与碎岩实验研究。对于普通锥直型喷嘴与仿生锥直型喷嘴而言,考虑到传统“整体式”的喷嘴加工方式会在喷嘴的连接过渡处产生难以避免的台阶,提出将喷嘴的加工方式改为“分体式”,这不但能够减轻“台阶误差”的影响,同时还能通过所加工零部件之间自由的排列组合构成具有不同结构参数的喷嘴,这对于需要加工大量喷嘴且彼此间有重复出现部分的情况而言,能够减少喷嘴的加工个数、缩短加工周期,降低加工成本。在非淹没条件下,针对普通锥直型喷嘴和仿生锥直型喷嘴,分别对它们产生高压水射流的打击力进行测试及人造砂岩的碎岩实验,结果表明仿生锥直型喷嘴产生高压水射流的性能优于普通锥直型喷嘴,并得到了与数值模拟结果相似的结论。在改变喷射靶距的条件下,分别对非淹没工况时的锥直型射流装置与自激振荡型脉冲射流喷嘴产生的高压水射流进行了测试,测试结果表明:锥直型射流装置的最佳喷射靶距约为其出口直径的50100倍,而对于自激振荡型脉冲射流喷嘴,当喷射靶距大于等于50mm时,其产生脉冲射流的打击力随喷射靶距的增大而减小。本文对取自吉林省桦甸地区的油页岩岩样,使用不同射流装置产生的高压水射流对其进行了碎岩实验,通过对实验得到的结果进行分析与总结,建议对吉林省桦甸地区埋藏于地下的油页岩矿藏实施钻孔水力开采时,最好是在非淹没的条件下进行,并使射流装置产生的高压水射流打击平行于油页岩层理的面,相比于其它射流装置,使用自激振荡型脉冲射流喷嘴时,利用其产生的脉冲射流能够获得较好的碎岩效果。
周丰[10](2007)在《动水环境中射流特性的实验和数值模拟研究》文中研究说明水污染的治理关键是污染源的控制,造成水环境污染的主要原因之一就是城市污水的无序排放。由于污水江河湖海处置的工程造价和运行费用相对较低,污水江河湖海处置已经成为解决城市水污染优先考虑的工程措施。科学的设计污水排放方式和科学的选择排放水域都有赖于对排放到环境水体中污水的动力特性以及污染物扩散、输移特性等环境水力学问题的深刻认识。污水通常以射流的形式排放到江河湖海中,系统开展动水环境中射流特性的基础性研究不仅可以加深对湍流的认识,而且能够为射流在生产实践中的应用提供更加完善的理论基础,有着重要的科学价值和实际意义。本文从物理实验和数值模拟两方面对动水环境中射流特性,包括射流的流态、射流扩展率以及污染物浓度场分布特性等进行了较为系统的研究。在实验方面,利用波浪水槽结合粒子图像测速(PIV)系统对波浪环境中圆形垂向射流流场的时均特性和紊动特性进行了研究;在数值模拟方面,以Reynolds时均方程为基本控制方程,利用应力代数紊流模型和VOF方法建立了可模拟带自由表面的紊动射流二维数学模型和三维数学模型,对动水环境中窄缝射流和圆形射流进行了数值模拟,分析了横流环境中射流喷角对射流特性的影响,开展了波浪环境中窄缝射流和圆形射流基本特性的系统研究。本文基于不同波要素波浪环境中射流流场实验结果,分析、总结了波浪周期对射流核长度、横剖面上射流垂向平均速度分布以及射流扩展率的影响规律。根据对波浪环境中射流紊动特性实验结果的分析,依据射流的紊动特性,将波浪环境中紊动射流的发展分为三个阶段,分析、总结了波浪环境中射流的紊动量在横剖面上的分布规律,及其在紊动射流三个不同发展阶段随波高的变化规律,并指出波浪环境下射流的紊动扩散量值大小约是对流的1/8~1/3,紊动扩散的作用不可忽略。本文基于对横流环境中窄缝射流的数值模拟结果,分析、总结了横流环境中不同射流比下各种喷角对涡心点、分离点位置以及稀释度的影响规律。提出“面积湍动能”的概念,并通过分析喷角对“面积湍动能”的影响规律,得出喷角为90度时最有利于射流水体与环境水体间掺混的结论。本文基于对波浪环境中窄缝射流的数值模拟结果,详细描述了波浪环境中的窄缝射流二维即时流场以及浓度场的特点,指出波浪环境中窄缝射流污染物的传播扩散过程分为三个阶段。通过对波浪环境中窄缝射流周期平均流场的分析,指出喷口轴线上周期平均的垂向速度衰减分为四个阶段,并总结了波高和波周期对波浪环境下窄缝射流的射流核长度、横剖面上射流垂向平均速度分布以及射流扩展率的影响规律。指出波浪影响射流特性的直接因素包括两个:第一,波浪水质点的最大水平速度;第二,波浪的摆动。波浪水质点的水平运动半径是影响垂向射流特性的根本因素,波浪水质点水平运动半径越大,波浪对射流特性的影响越显着。本文基于波浪环境中圆形射流的数值模拟结果,详细描述了波浪环境中的圆形射流三维即时流场以及浓度场的特点,着重对比了过喷口轴线顺浪向和垂直浪向的两个垂面上的即时流场、浓度场的差异,以及波浪环境中圆形射流过喷口轴线顺浪向垂面上浓度场与窄缝射流浓度场的差异。另外,通过对不同波要素、不同水平面上即时涡流场的分析,指出波浪环境中圆形射流水平面上出现的各旋涡结构中,肾形漩涡对出现频率最高。通过对波浪环境中圆形射流周期平均流场的分析,总结了波要素对三维圆形射流扩展率的影响规律,并着重对比了过喷口轴线顺浪向和垂直浪向的两个垂面上射流扩展率的差异,以及波浪环境中三维圆形射流与二维窄缝射流扩展率受波要素影响规律的差异。
二、脉冲式浮射流水力特性的实验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、脉冲式浮射流水力特性的实验研究(论文提纲范文)
(1)含柔性植被明渠水动力特性与污染物浓度场试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 含植被明渠水流特性的研究进展 |
1.2.2 含植被明渠污染物迁移规律的研究进展 |
1.2.3 流场精细化测量研究 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 试验装置与工况 |
2.1 试验装置 |
2.2 测量仪器的选择及其原理 |
2.2.1 水位测针 |
2.2.2 粒子图像测速仪(PIV) |
2.2.3 平面激光诱导荧光(PLIF) |
2.3 试验材料 |
2.4 测量区域布置 |
2.5 水力参数 |
2.6 本章小结 |
3 含柔性植被明渠水力特性试验研究 |
3.1 含柔性植被明渠水流的水位 |
3.1.1 植被密度对的水位影响 |
3.1.2 淹没度对水位的影响 |
3.2 含柔性植被明渠水流的流速 |
3.2.1 植被密度对流速的影响 |
3.2.2 淹没度对流速的影响 |
3.3 含柔性植被明渠水流的雷诺应力 |
3.3.1 植被密度对雷诺应力的影响 |
3.3.2 淹没度对雷诺应力的影响 |
3.4 含柔性植被明渠水流的紊动强度 |
3.4.1 植被密度对紊动强度的影响 |
3.4.2 淹没度对紊动强度的影响 |
3.5 本章小结 |
4 含柔性植被明渠污染物浓度场试验研究 |
4.1 试验概况 |
4.2 污染物浓度值的标定试验 |
4.3 时均浓度横向分布 |
4.3.1 淹没度对时均浓度横向分布的影响 |
4.3.2 植被密度对时均浓度横向分布的影响 |
4.4 时均浓度垂向分布 |
4.4.1 淹没度对时均浓度垂向分布的影响 |
4.4.2 植被密度对时均浓度垂向分布的影响 |
4.5 浓度半宽分布特性 |
4.5.1 淹没度对离析度分布的影响 |
4.5.2 植被密度对离析度分布的影响 |
4.6 离析度 |
4.6.1 淹没度对离析度分布的影响 |
4.6.2 植被密度对离析度分布的影响 |
4.7 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(2)射流冲击旋转壁面耦合流动研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 冲击射流研究现状 |
1.2.1 射流冲击静止壁面研究现状 |
1.2.2 射流冲击旋转壁面研究现状 |
1.3 脉冲射流研究现状 |
1.4 研究内容 |
第二章 数值计算及实验装置 |
2.1 问题描述与模型建立 |
2.1.1 问题描述 |
2.1.2 模型建立 |
2.2 数值计算 |
2.2.1 参数定义及数学方程 |
2.2.2 控制方程 |
2.2.3 涡粘模型 |
2.2.4 W-A湍流模型 |
2.2.5 数值方法与边界条件 |
2.2.6 网格划分与无关性分析 |
2.3 PIV实验装置 |
2.3.1 实验设备 |
2.3.2 实验方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 连续射流冲击静止壁面的流动研究 |
3.1 坐标系的建立 |
3.2 湍流模型验证 |
3.3 喷管长度分析 |
3.3.1 喷管长度选择 |
3.3.2 圆管湍流充分发展验证 |
3.4 连续射流冲击静止壁面的研究 |
3.4.1 冲击射流流场分析 |
3.4.2 不同冲击高度冲击射流流场分析 |
3.4.3 不同冲击高度冲击射流近壁区速度分布 |
3.5 冲击射流时均压力分布 |
3.6 冲沙实验 |
3.6.1 实验台搭建 |
3.6.2 不同高度下连续射流竖直冲击沙床实验研究 |
3.7 本章小结 |
第四章 连续射流冲击旋转壁面耦合流动研究 |
4.1 坐标系的建立 |
4.2 连续射流冲击旋转壁面流场分析 |
4.2.1 不同壁面转速下射流冲击旋转壁面流场分析 |
4.2.2 不同冲击高度下射流冲击旋转壁面流场分析 |
4.3 连续射流冲击旋转壁面近壁区速度分量分布 |
4.3.1 壁面转速对壁面射流速度分量的影响 |
4.3.2 冲击高度对壁面射流速度分量的影响 |
4.4 连续射流冲击旋转壁面熵产分析 |
4.5 射流冲击旋转壁面时均冲击压力分布 |
4.6 本章小结 |
第五章 脉冲射流冲击旋转壁面耦合流动研究 |
5.1 坐标系的建立 |
5.2 数值计算方法 |
5.3 T=0.5 S+0.5 S脉冲射流冲击旋转壁面耦合流动分析 |
5.3.1 流场分析 |
5.3.2 冲击压力分析 |
5.4 不同参数下脉冲射流冲击旋转壁面耦合流动分析 |
5.4.1 不同雷诺数Re |
5.4.2 不同壁面转速n |
5.4.3 不同脉冲周期T |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间取得的成果 |
(3)射流式水力振荡器特征分析及测试系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 水力振荡器发展现状 |
1.2.1 机械式水力振荡器 |
1.2.2 涡轮式水力振荡器 |
1.2.3 螺杆式水力振荡器 |
1.2.4 射流式水力振荡器 |
1.3 井下工具测试平台研究现状 |
1.4 研究内容 |
第二章 射流式水力振荡器结构设计 |
2.1 工作机理及相关理论 |
2.1.1 射流的形成及特点 |
2.1.2 射流附壁效应 |
2.1.3 射流脉冲形式 |
2.2 结构与工作原理 |
2.2.1 总体结构设计 |
2.2.2 工作原理 |
2.3 射流式水力振荡短节结构设计 |
2.3.1 射流短节设计 |
2.3.2 缸体与活塞结构设计 |
2.3.3 节流口结构设计 |
2.3.4 碟形弹簧设计 |
2.4 水力振荡器结构特点 |
2.5 小结 |
第三章 射流式水力振荡器水力特性分析 |
3.1 数值模拟 |
3.1.1 几何模型 |
3.1.2 网格划分 |
3.1.3 数学模型 |
3.1.4 边界条件设置 |
3.2 射流水力振荡短节内部流场 |
3.2.1 流速分布 |
3.2.2 总压分布 |
3.2.3 静压分布 |
3.3 射流式水力振荡器脉冲性能影响因素 |
3.3.1 侧壁高度对射流脉冲的影响 |
3.3.2 侧壁角度对射流脉冲的影响 |
3.3.3 劈尖高度对射流脉冲的影响 |
3.3.4 反馈角度对射流脉冲的影响 |
3.4 水力振荡器活塞与节流机构动力分析 |
3.4.1 流体运动分析 |
3.4.2 运动力学分析 |
3.5 小结 |
第四章 射流式水力振荡器固体颗粒冲蚀 |
4.1 冲蚀磨损 |
4.1.1 微粒冲蚀的理论 |
4.1.2 冲蚀的影响因素 |
4.2 水力振荡器冲蚀计算 |
4.2.1 冲蚀模型 |
4.2.2 计算前处理 |
4.2.3 计算结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 射流式水力振荡器测试系统 |
5.1 测试平台总体设计 |
5.1.1 夹持机构 |
5.1.2 水循环系统 |
5.1.3 数据采集系统 |
5.2 测试方案设计 |
5.2.1 水力振荡器脉冲试验方案 |
5.2.2 水力振荡器冲蚀试验方案 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究内容 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
个人简介 |
(4)植被明渠中横向射流污染物输运扩散特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 射流孔数的国内外研究现状 |
1.2.2 动水环境中射流的国内外研究现状 |
1.2.3 植被水流国内外研究现状 |
1.3 文献总结 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 试验与方法 |
2.1 水槽试验系统 |
2.2 测量系统 |
2.2.1 流速测量系统 |
2.2.2 浓度测量系统 |
2.3 模拟植被材料的选取 |
2.3.1 刚性植被 |
2.3.2 柔性植被 |
2.4 试验布置 |
2.5 试验工况 |
3 无植被作用下横向单孔射流掺混稀释特性研究 |
3.1 无植被作用下横向单孔射流速度场研究 |
3.1.1 无植被作用下时均速度场 |
3.1.2 无植被作用下垂线时均流速分布 |
3.1.3 无植被作用下射流轨迹线流速沿程变化 |
3.1.4 无植被作用下雷诺应力分布 |
3.1.5 无植被作用下紊动强度分布 |
3.2 无植被作用下横向单孔射流浓度场研究 |
3.2.1 无植被作用下时均浓度场 |
3.2.2 无植被作用下射流中心线浓度变化 |
3.2.3 无植被作用下射流浓度半宽变化 |
3.2.4 无植被作用下射流浓度分布 |
3.2.5 无植被作用下单孔射流轨迹线浓度沿程变化 |
3.3 本章讨论 |
4 刚性植被作用下横向单孔射流掺混稀释特性研究 |
4.1 刚性植被作用下横向单孔射流速度场研究 |
4.1.1 刚性植被作用下时均速度场 |
4.1.2 刚性植被作用下垂线流速分布 |
4.1.3 刚性植被作用下射流流速沿程变化 |
4.1.4 刚性植被作用下雷诺应力分布 |
4.1.5 刚性植被作用下紊动强度分布 |
4.2 刚性植被作用下的横向单孔射流浓度场研究 |
4.2.1 刚性植被作用下时均浓度场 |
4.2.2 刚性植被作用下射流中心线浓度变化 |
4.2.3 刚性植被作用下射流浓度半宽变化 |
4.2.4 刚性植被作用下射流浓度分布 |
4.2.5 刚性植被作用下单孔射流轨迹线浓度沿程变化 |
4.3 本章讨论 |
5 柔性植被作用下横向单孔射流掺混稀释特性研究 |
5.1 柔性植被作用下横向单孔速度场研究 |
5.1.1 柔性植被作用下时均速度场 |
5.1.2 柔性植被作用下垂线流速分布 |
5.1.3 柔性植被下射流轨迹线流速沿程变化 |
5.1.4 柔性植被作用下雷诺应力分布 |
5.1.5 柔性植被作用下紊动强度分布 |
5.2 柔性植被作用下横向单孔射流浓度场研究 |
5.2.1 柔性植被作用下时均浓度场 |
5.2.2 柔性植被作用下射流中心浓度轨迹线变化 |
5.2.3 柔性植被作用下射流浓度半宽变化 |
5.2.4 柔性植被作用下射流浓度分布 |
5.2.5 柔性植被作用下单孔射流轨迹线浓度沿程变化 |
5.3 本章讨论 |
6 不同植被作用下横向多孔射流掺混稀释特性研究 |
6.1 不同植被作用下横向多孔射流速度场研究 |
6.1.1 不同植被作用下时均速度场 |
6.1.2 不同植被作用下垂线流速分布 |
6.1.3 不同植被作用下射流流速轨迹线沿程变化 |
6.1.4 不同植被作用下雷诺应力分布 |
6.1.5 不同植被作用下紊动强度分布 |
6.2 不同植被作用下横向多孔射流浓度场研究 |
6.2.1 不同植被作用下时均浓度场 |
6.2.2 不同植被作用下多孔射流中心浓度轨迹线变化 |
6.2.3 不同植被作用下多孔射流浓度分布 |
6.2.4 不同植被作用下多孔射流轨迹线浓度沿程变化 |
6.3 本章讨论 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)不同参数下淹没冲击射流的数值模拟与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 射流研究现状 |
1.2.1 冲击射流的基本概念 |
1.2.2 冲击射流的内部流场研究现状 |
1.2.3 冲击射流的冲击压力研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 实验装置简介及湍流模型验证 |
2.1 实验装置简介 |
2.2 冲击射流研究的基本理论 |
2.2.1 流体流动基本方程 |
2.2.2 涡粘模型 |
2.2.3 W-A湍流模型 |
2.2.4 自由液面的处理 |
2.2.5 边界条件的设置 |
2.3 W-A湍流模型验证 |
2.3.1 计算模型及网格划分 |
2.3.2 计算结果对比 |
2.4 本章小结 |
第三章 不同冲击角度下淹没冲击射流的数值计算 |
3.1 计算模型及边界条件 |
3.2 数值计算和实验结果分析 |
3.2.1 不同冲击角度下淹没射流流场分析 |
3.2.2 冲击射流近壁区速度分布 |
3.2.3 时均冲击压力分布 |
3.3 本章小结 |
第四章 不同冲击高度下斜向淹没冲击射流的数值计算 |
4.1 计算模型及边界条件 |
4.2 数值计算结果分析 |
4.2.1 不同冲击高度下淹没射流流场分析 |
4.2.2 冲击射流近壁区速度分布 |
4.2.3 时均冲击压力分布 |
4.3 本章小节 |
第五章 不同水平高度下水平淹没射流的数值计算 |
5.1 物理问题描述及边界条件设置 |
5.2 计算结果分析 |
5.2.1 水平淹没射流流场分析 |
5.2.2 近壁区射流速度分布 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
发表论文和参加科研情况说明 |
一 发表的论文 |
二 参与的科研项目 |
(6)涡旋通风气流组织特性及设计理论基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 提高工业建筑全面通风效能的研究现状 |
1.2.2 提高工业建筑局部排风效能的研究现状 |
1.2.3 柱状空气涡旋的研究现状 |
1.2.4 涡旋通风的研究现状 |
1.3 课题的研究目的和内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
2 柱状空气涡旋基本结构分析 |
2.1 柱状空气涡旋的解析模型 |
2.1.1 Rankine涡模型 |
2.1.2 Burgers-Rott涡模型 |
2.2 通风环境中柱状空气涡旋的一般结构特征 |
2.2.1 竖直平面结构 |
2.2.2 水平平面结构 |
2.3 柱状空气涡旋的生成条件及结构分区 |
2.4 涡旋判别方法 |
2.5 本章小结 |
3 涡旋通风的基本特性研究 |
3.1 概述 |
3.2 数值研究 |
3.2.1 物理模型 |
3.2.2 控制方程 |
3.2.3 边界条件和尺度 |
3.2.4 数值方法 |
3.2.5 网格独立性测试和模型验证 |
3.3 影响涡旋通风生成因素的分析 |
3.3.1 排风特性 |
3.3.2 送风特性 |
3.3.3 地面特性 |
3.4 与下送风模型的对比研究 |
3.4.1 物理模型 |
3.4.2 流场特性 |
3.4.3 污染物分布 |
3.4.4 污染物的瞬态演变 |
3.4.5 排污效率 |
3.4.6 结论 |
3.5 本章小结 |
4 涡旋全面通风研究 |
4.1 概述 |
4.2 单涡旋全面通风 |
4.2.1 PIV实验研究 |
4.2.2 实验结果与讨论 |
4.2.3 数值研究 |
4.2.4 数值结果与讨论 |
4.2.5 结论 |
4.3 多涡旋全面通风 |
4.3.1 概述 |
4.3.2 数值研究 |
4.3.3 结果与讨论 |
4.3.4 结论 |
4.4 本章小结 |
5 涡旋局部排风研究 |
5.1 概述 |
5.2 涡旋顶吸排风罩 |
5.2.1 实验平台 |
5.2.2 角动量送风装置的调节优化 |
5.2.3 分析 |
5.2.4 结果与讨论 |
5.2.5 结论 |
5.3 涡旋侧吸排风罩 |
5.3.1 弯曲度对涡旋的影响 |
5.3.2 典型侧吸排风罩形式研究 |
5.4 本章小结 |
6 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 本文的创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A—多涡旋全面通风不同运行工况的竖直面压力分布 |
附录B—攻读博士学位期间成果 |
(7)近距离煤层水力冲孔多场耦合效应及卸压瓦斯抽采效果评价研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 需要进一步研究的问题 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
2 煤体变形与卸压瓦斯运移的气固耦合模型 |
2.1 煤体微观物理性质实验测试分析 |
2.2 煤体物理结构简化模型及基本假设 |
2.3 孔隙率与渗透率动态变化模型 |
2.4 煤岩体变形场控制方程 |
2.5 卸压煤体内瓦斯运移控制方程 |
2.6 煤与瓦斯气固耦合模型及定解条件 |
2.7 煤与瓦斯气固耦合模型的可行性分析 |
2.8 本章小结 |
3 近距离煤层水力冲孔多场耦合及卸压瓦斯抽采数值模拟分析 |
3.1 煤岩力学性质实验测试分析 |
3.2 多物理场耦合数值模拟研究方案 |
3.3 水力冲孔单孔破煤多场耦合及卸压瓦斯抽采数值模拟 |
3.4 水力冲孔双孔破煤多场耦合及卸压瓦斯抽采数值模拟 |
3.5 水力冲孔多孔破煤多场耦合及卸压瓦斯抽采数值模拟 |
3.6 水力冲孔破煤的卸压瓦斯抽采协同效应 |
3.7 本章小结 |
4 近距离煤层水力冲孔多场分布及演化规律监测验证 |
4.1 试验矿井概况 |
4.2 近距离煤层水力冲孔工艺设计与现场工业试验 |
4.3 近距离煤层水力冲孔破煤的电磁辐射信号响应特征 |
4.4 近距离高突煤层水力冲孔破煤卸压过程的应力迁移演化规律 |
4.5 本章小结 |
5 近距离煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采效果评价方法及验证考察 |
5.1 煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采效果评价方法及模型 |
5.2 近距离煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采有效影响半径考察 |
5.3 近距离煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采有效影响半径的应力监测验证 |
5.4 近距离煤层水力冲孔钻孔与普通钻孔的瓦斯抽采效果比较分析 |
5.5 近距离煤层水力冲孔卸压瓦斯抽采效果的拟合评价 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)环空射流吸气搅拌装置结构优化及气泡生成机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.1.3 研究意义 |
1.2 文献综述 |
1.3 研究内容与方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.4 本章小结 |
2 环空射流吸气搅拌装置结构设计 |
2.1 设计原则 |
2.2 浮选机设计思路 |
2.3 试验装置设计 |
2.3.1 环空射流喷头设计 |
2.3.2 喷头与叶轮的配合 |
2.3.3 喷射吸气搅拌装置工作过程 |
2.4 本章小结 |
3 环空射流喷头吸气特性和内部能量耗散特性 |
3.1 环空射流喷头吸气特性 |
3.1.1 喷头内流体动力学分析 |
3.2 结构参数和工况参数可控性分析 |
3.2.1 试验装置与数值模型 |
3.2.2 数值模型 |
3.2.3 数值模拟验证与结果分析 |
3.3 内流场分析 |
3.4 湍流能量耗散特性 |
3.4.1 湍流能量表征因素 |
3.4.2 湍流涡尺度变化规律 |
3.4.3 湍动能和湍流耗散率表征 |
3.4.4 不同参数对湍流耗散的影响 |
3.5 涡量场分布及强度影响 |
3.6 本章小结 |
4 淹没射流段气泡生成机理和能量耗散影响 |
4.1 气泡衰变和生成机理 |
4.2 淹没射流段气泡测试系统建立与试验方法 |
4.2.1 淹没射流段气泡测试系统 |
4.2.2 试验方案及方法 |
4.3 试验结果分析 |
4.3.1 入流压强对气泡粒径及分布的影响 |
4.3.2 管嘴距对气泡粒径及分布的影响 |
4.3.3 管径比对气泡粒径及分布的影响 |
4.4 能量耗散对气泡生成影响 |
4.4.1 湍流耗散率对气泡尺寸的影响 |
4.4.2 不同工况下湍动能和湍流耗散率与气泡的关系 |
4.5 淹没射流衰减机理 |
4.5.1 自由淹没射流特征 |
4.5.2 淹没射流衰减检测系统 |
4.5.3 试验采样点布置 |
4.6 本章小结 |
5 射流冲击段气泡生成机理和能量耗散影响 |
5.1 射流冲击段流体动力学特征 |
5.1.1 射流冲击叶片力学特征 |
5.1.2 掺气射流冲击流体动力学特性 |
5.2 射流冲击段气泡测试系统建立与试验方法 |
5.3 射流冲击气泡试验结果分析 |
5.3.1 入流压强对射流冲击气泡粒径及分布的影响 |
5.3.2 管嘴距对射流冲击气泡粒径及分布的影响 |
5.3.3 管径比对射流冲击气泡粒径及分布的影响 |
5.3.4 淹没射流段与射流冲击段气泡分布特性对比 |
5.3.5 能量耗散对射流冲击段气泡生成影响 |
5.4 叶轮叶片形状与叶片数确定 |
5.4.1 扭矩传感器试验系统 |
5.4.2 射流冲击扭矩测试系统主要设备表 |
5.4.3 试验方案及测试结果 |
5.4.4 叶轮叶片数目选取依据 |
5.5 本章小结 |
6 旋转搅拌段气泡生成机理研究 |
6.1 叶片数和喷头数确定 |
6.1.1 不同喷头数和叶片数下转速测试系统 |
6.1.2 试验方案及测试结果 |
6.2 旋转搅拌段气泡测试系统建立 |
6.3 旋转搅拌段试验方案及测试结果分析 |
6.3.1 试验方案 |
6.3.2 入流压强对旋转搅拌段气泡粒径及分布的影响 |
6.4 本章小结 |
7 气泡生成机理综合评价 |
7.1 起泡剂对气泡生成和调控的影响 |
7.1.1 试验方案 |
7.1.2 添加起泡剂时不同入流压强对比气泡大小和分布 |
7.1.3 不同湍流耗散率时有、无起泡剂对气泡大小和分布影响 |
7.2 三种吸气搅拌装置气泡大小和分布对比 |
7.2.1 与喷射式浮选机喷射吸气装置对比 |
7.2.2 与机械式浮选机旋转搅拌装置对比 |
7.3 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(9)油页岩钻孔水力开采用射流装置的数值模拟与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题的背景与研究意义 |
1.2 钻孔水力开采技术的研究现状 |
1.3 高压水射流技术的研究现状 |
1.3.1 水射流的发展概况 |
1.3.2 水射流的分类 |
1.3.3 高压水射流的碎岩机理 |
1.4 流体流动过程中的减阻研究现状 |
1.4.1 仿生非光滑表面减阻法 |
1.4.2 柔性表面减阻法 |
1.4.3 微气泡减阻法 |
1.4.4 表面涂层减阻法 |
1.4.5 高分子聚合物减阻法 |
1.4.6 大涡破碎减阻法 |
1.4.7 壁面振动减阻法 |
1.5 主要研究内容与技术路线 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第2章 水射流技术的相关理论 |
2.1 水的物理性质 |
2.2 流体力学的基本方程 |
2.3 水射流的结构与特性 |
2.3.1 非淹没射流的结构 |
2.3.2 非淹没射流的特性 |
2.3.3 淹没射流的结构与特性 |
2.3.4 非淹没射流与淹没射流主要技术特征对比 |
2.4 空化射流的相关理论 |
2.4.1 空化发生的机理 |
2.4.2 空化射流的基本原理与典型的空化射流喷嘴 |
2.4.3 空化冲蚀对物料破坏的机理 |
2.5 脉冲射流的相关理论 |
2.6 水射流喷射方向对其打击力的影响 |
2.7 本章小结 |
第3章 用于油页岩钻孔水力开采的射流装置 |
3.1 用于油页岩钻孔水力开采的射流装置的设计原则 |
3.1.1 高效连续直射流喷嘴的设计原则 |
3.1.2 仿生锥直型喷嘴的设计原则 |
3.1.3 风琴管型空化射流喷嘴的设计原则 |
3.1.4 自激振荡型脉冲射流喷嘴的设计原则 |
3.2 用于高压水射流实验的射流装置设计 |
3.2.1 射流装置的加工材质 |
3.2.2 普通锥直型喷嘴 |
3.2.3 仿生锥直型喷嘴 |
3.2.4 风琴管型空化射流喷嘴 |
3.2.5 自激振荡型脉冲射流喷嘴 |
3.3 本章小结 |
第4章 锥直型射流装置的数值模拟与优化设计 |
4.1 基于正交试验的锥直型射流装置设计 |
4.1.1 正交试验设计概述 |
4.1.2 锥直型射流装置设计 |
4.2 CFD 数值模拟概述 |
4.3 锥直型射流装置内、外部流场数值模拟的技术路线 |
4.4 锥直型射流装置内、外部流场的数值模拟 |
4.4.1 锥直型射流装置内、外部流场模型建立与网格划分 |
4.4.2 多相流模型的选取 |
4.4.3 湍流模型的选取 |
4.4.4 边界条件的设置 |
4.4.5 求解控制参数的设置 |
4.4.6 求解过程中的参数监测 |
4.4.7 迭代计算结果的后处理 |
4.5 基于数值模拟的锥直型射流装置的高压水射流打击力分析 |
4.5.1 普通锥直型喷嘴产生高压水射流打击力的结果分析 |
4.5.2 仿生锥直型喷嘴产生高压水射流打击力的结果分析 |
4.6 仿生锥直型喷嘴产生高压水射流的打击力提升的原因分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 多功能高压水射流测试与碎岩实验平台 |
5.1 多功能高压水射流测试与碎岩实验平台的组成 |
5.2 多功能高压水射流测试与碎岩实验平台所用设备及其作用 |
5.2.1 实验平台台架 |
5.2.2 转角可调式岩样筐及框架 |
5.2.3 高压柱塞泵组 |
5.2.4 水循环设备 |
5.2.5 调控与检测设备 |
5.3 多功能高压水射流测试与碎岩实验平台的工作原理 |
5.4 本章小结 |
第6章 射流装置产生高压水射流的打击力测试与碎岩实验研究 |
6.1 射流装置产生高压水射流的打击力测试 |
6.1.1 锥直型射流装置产生高压水射流的打击力测试 |
6.1.2 自激振荡型脉冲射流喷嘴产生脉冲的打击力测试 |
6.2 锥直型射流装置产生高压水射流对人造砂岩的破碎实验 |
6.3 射流装置产生高压水射流对油页岩的破碎实验 |
6.3.1 实验用油页岩岩样的性质 |
6.3.2 锥直型射流装置产生高压水射流对油页岩的破碎实验 |
6.3.3 风琴管型空化射流喷嘴产生空化射流对油页岩的破碎实验 |
6.3.4 自激振荡型脉冲射流喷嘴产生脉冲射流对油页岩的破碎实验 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 论文的主要结论 |
7.2 论文创新点 |
7.3 展望 |
7.3.1 本文研究中的不足 |
7.3.2 对后续研究工作的建议 |
参考文献 |
作者简介与在学期间取得的科研成果 |
致谢 |
(10)动水环境中射流特性的实验和数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 本文研究工作的背景及意义 |
1.2 国内外研究概况 |
1.2.1 研究方法 |
1.2.2 研究进展 |
1.3 本文研究工作 |
2 波浪环境下射流特性的实验研究 |
2.1 实验基本设备 |
2.2 粒子图像测速(PIV)系统 |
2.2.1 PIV技术的基本原理 |
2.2.2 示踪粒子 |
2.2.3 光源 |
2.2.4 图像采集系统 |
2.2.5 图像处理系统 |
2.3 量纲分析 |
2.4 实验参数及工况 |
2.5 数据分析方法 |
2.6 实验结果及分析 |
2.6.1 波周期对射流特性影响的研究 |
2.6.2 波高对射流紊动特性影响的研究 |
2.7 本章总结 |
3 动水环境中射流数值模型的建立 |
3.1 控制方程 |
3.2 数值边界条件 |
3.2.1 入口边界 |
3.2.2 出口边界 |
3.3.3 壁面边界 |
3.3.4 顶部边界 |
3.3.5 底部射流口边界 |
3.3.6 侧面开场边界 |
3.3 计算网格的划分 |
3.4 控制方程的数值离散 |
3.4.1 通用方程的数值离散 |
3.4.2 动量方程的数值离散 |
3.4.3 速度校正方程 |
3.4.4 压力校正方程 |
3.5 边界修正 |
3.5.1 壁面影响的处理 |
3.5.2 壁面切应力τ_w的计算 |
3.6 数值稳定条件及收敛条件 |
3.6.1 稳定条件 |
3.6.2 收敛条件 |
3.7 数值离散方程的解法及计算流程 |
3.8 本章总结 |
4 横流环境中射流喷角对射流特性影响的数值模拟研究 |
4.1 模型验证 |
4.2 纯射流的数值计算及结果讨论 |
4.2.1 涡心点和分离点位置与喷角关系的分析 |
4.2.2 湍动能k分布与喷角关系的分析 |
4.3 浮力射流数值计算及结果讨论 |
4.5 本章总结 |
5 波浪环境中射流特性的二维数值模拟研究 |
5.1 自由表面的数值模拟 |
5.1.1 自由表面的追踪方法 |
5.1.2 自由面的构建及体积函数F的数值求解 |
5.2 模型验证 |
5.3 波浪环境中窄缝射流特性的数值研究 |
5.3.1 波浪环境中窄缝射流即时流场特性分析 |
5.3.2 波浪环境中窄缝射流即时浓度场特性分析 |
5.3.3 波高对波浪环境中窄缝射流特性的影响 |
5.3.4 波周期对波浪环境中窄缝射流特性的影响 |
5.4 本章总结 |
6 波浪环境中射流特性的三维数值模拟研究 |
6.1 模型验证 |
6.2 波浪环境中圆形射流特性的数值研究 |
6.2.1 波浪环境中圆形射流流场特性分析 |
6.2.2 波浪环境中圆形射流浓度场特性分析 |
6.3 本章总结 |
结论 |
参考文献 |
创新点摘要 |
攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、脉冲式浮射流水力特性的实验研究(论文参考文献)
- [1]含柔性植被明渠水动力特性与污染物浓度场试验研究[D]. 任姗. 西安理工大学, 2020(01)
- [2]射流冲击旋转壁面耦合流动研究[D]. 张颖翀. 江苏大学, 2020(02)
- [3]射流式水力振荡器特征分析及测试系统设计[D]. 王冰冰. 长江大学, 2020(02)
- [4]植被明渠中横向射流污染物输运扩散特性研究[D]. 滕素芬. 西安理工大学, 2019(08)
- [5]不同参数下淹没冲击射流的数值模拟与实验研究[D]. 陈欣欣. 江苏大学, 2019(03)
- [6]涡旋通风气流组织特性及设计理论基础研究[D]. 曹智翔. 西安建筑科技大学, 2018(06)
- [7]近距离煤层水力冲孔多场耦合效应及卸压瓦斯抽采效果评价研究[D]. 曹佐勇. 中国矿业大学, 2018(01)
- [8]环空射流吸气搅拌装置结构优化及气泡生成机理研究[D]. 王超. 安徽理工大学, 2016(08)
- [9]油页岩钻孔水力开采用射流装置的数值模拟与实验研究[D]. 温继伟. 吉林大学, 2014(09)
- [10]动水环境中射流特性的实验和数值模拟研究[D]. 周丰. 大连理工大学, 2007(05)