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Formation Principle and Characteristics of Self‑Supercharging Pulsed Water Jet

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2022年第3期35卷 250-263页

作者： Zhaolong Ge Yuanfei Ling jiren tang Yiyu Lu Yangkai Zhang Lei Wang Qi Yao State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400030China National&Local Joint Engineering Laboratory of Gas Drainage in Complex Coal Seam Chongqing UniversityChongqing 400030China College of Source and Safety Chongqing UniversityChongqing 400030China

High-pressure pulsed water jet technology has considerable development potential in the field of rock fragmentation.To overcome the shortcomings of existing pulsed jets,a self-supercharging pulsed water jet(SSPWJ)generation method is proposed,which is based on the theory of the pulsed water jet and the principle of hydraulic boosting.The proposed method changes the flow direction of the fluid medium through the valve core to make the piston reciprocate in the cylinder and relies on the effective area difference between the front and rear chambers in the stroke stage of the piston to realize the organic combination of“pulse”and“supercharging”of the jet,thus forming an SSPWJ.On the basis of the formation principle of the SSPWJ,a SSPWJ testing platform was constructed,and tests were performed on the jet pressure acquisition,morphology capture,and granite erosion.Both the jet pressure and the jet morphology exhibited periodic changes,and a higher pulse pressure was obtained at lower inlet pressure.The error of the pressure ratio calculated according to the experimental results was<3%relative to the theoretical design value,confirming the feasibility of the method.The pulse pressure and pulse frequency are controllable;that is,as the inlet flow rate increases in the stroke stage of the piston,the pulse pressure and pulse frequency increase,and the pulse duration decreases.As the inlet flow rate increases in the backward-stroke stage of the piston,the pulse frequency increases,and the pulse pressure and pulse duration remain unchanged.Under the combined action of the waterhammer pressure,high-speed lateral flow,and high-frequency dynamic load of the SSPWJ,local flaky exfoliation was observed when the granite surface was eroded.The results of this study lay the foundation for enriching the theory of pulsed jet generation and expanding its application range.

关键词： Pulsed water jet Self-supercharging Pulse parameters Jet morphology Granite breaking

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橙皮素抑制氧化应激影响软骨细胞的炎性退变

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中国组织工程研究 2024年第26期28卷 4184-4188页

作者：罗善超唐继仁广西中医药大学广西壮族自治区南宁市530011 玉林市中西医结合骨科医院广西壮族自治区玉林市537000

背景:研究表明,橙皮素可以通过多种机制或者信号通路对软骨细胞产生保护作用,但其保护机制尚未完全阐明。目的:探讨橙皮素对脂多糖诱导的软骨细胞炎性退变的影响。方法:体外提取、培养SD乳鼠关节软骨细胞,采用番红O染色鉴定。通过MTT法... 详细信息

背景:研究表明,橙皮素可以通过多种机制或者信号通路对软骨细胞产生保护作用,但其保护机制尚未完全阐明。目的:探讨橙皮素对脂多糖诱导的软骨细胞炎性退变的影响。方法:体外提取、培养SD乳鼠关节软骨细胞,采用番红O染色鉴定。通过MTT法检测细胞毒性确定最佳橙皮素干预浓度。将软骨细胞随机分为3组:对照组、模型组和实验组,后2组采用脂多糖诱导软骨细胞建立骨关节炎细胞模型,实验组造模后给予橙皮素干预24 h。采用Calcein-AM/EthD-Ⅰ染色检测细胞活性,免疫组化染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原的表达,活性氧检测试剂盒检测软骨细胞内活性氧水平,ELISA检测软骨细胞内抗氧化剂总谷胱甘肽水平,qRT-PCR检测炎症基因白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α和软骨特异性基因Ⅱ型胶原基因的表达。结果与结论:①番红O染色结果表明,提取的细胞为软骨细胞;②细胞毒性实验表明0.5μmol/L橙皮素干预软骨细胞活力最明显;③与对照组比较,模型组软骨细胞增殖能力降低,活性氧水平升高,总谷胱甘肽水平下降,Ⅱ型胶原降解增加,白细胞介素1β、白细胞介素6和肿瘤坏死因子α基因表达水平升高,软骨特异性Ⅱ型胶原基因表达水平下降,差异均有显著性意义(P<0.05);④与模型组比较,实验组软骨细胞增殖能力上升,活性氧水平下降,总谷胱甘肽水平上升,Ⅱ型胶原降解减少,白细胞介素1β、白细胞介素6和肿瘤坏死因子α基因表达水平下降,软骨特异性Ⅱ型胶原基因表达水平升高(P<0.05)。结果表明:橙皮素对脂多糖诱导的骨关节炎软骨细胞炎性退变具有保护作用,其机制可能与橙皮素抑制活性氧介导的氧化应激有关。

关键词：软骨细胞橙皮素活性氧氧化应激炎症软骨退变

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Analysis and Numerical Simulation of Hydrofracture Crack Propagation in Coal-Rock Bed

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2015年第5期105卷 69-86页

作者： Yiyu Lu Chenpeng Song Yunzhong Jia Binwei Xia Zhaolong Ge jiren tang Qian Li State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400030China

In underground coal mines,hydrofracture can cause the increase of breathability in the fractured coal bed.When the hydrofracture crack propagates to the interface between the coal bed and the roof-floor stratum,the crack may enter roof-floor lithology,thus posing a limit on the scope of breathability increase and making it difficult to support the roof and floor board for subsequent coal mining.In this work,a two-dimensional model of coal rock bed that contains hydrofracture crack was constructed.Then an investigation that combines the fracture mechanics and the system of flow and solid in rock failure process analysis(RFPA2D-Flow)were carried out to study the failure mechanism at the interface between rocks and coals,and critical water pressure that hydrofracture crack propagates.The results indicated that the main factors that affect the direction of hydrofracture crack propagation are the angle of intersection between coal-rock interface and horizontal section,horizontal crustal stress difference,tension-shear mixed crack fracture toughness in coal-rock interface and differences in elasticity modulus of coal-rock bed.The possibility of crack directly entering coal-rock interface would increase with the increase in angle of intersection or horizontal crustal stress difference.The trend that crack propagates along the coal-rock interface will become stronger with the decrease of the fracture toughness at the coal-rock interface and the increase of the elasticity modulus difference between the coal bed and the roof strata.The results of this study was to put forward a method of controlling hydrofracture crack,optimize the fracturing well location provides a certain theoretical basis.

关键词： Hydrofracture crack propagation coal-rock interface coal mine

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页岩平行/垂直层理剪切裂缝导流特性对比研究

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 298-307页

作者：卢义玉赵贵林汤积仁贾云中陈罗成其刘彦麟重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性。为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采... 详细信息

在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性。为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采用三维形貌扫描仪对裂缝表面进行表征,分析裂缝初始形貌与机械开度,采用煤岩三轴流变实验系统开展不同有效应力下的气体导流实验,分析裂缝导流特性。研究结果表明:垂直剪切裂缝表面具有较大的粗糙度、较大的开度分布标准差、较多的小开度裂缝(<200μm)等特征;在有效应力较低时(<8 MPa),垂直剪切裂缝的等效水力开度(17~100μm)高于平行剪切裂缝(22~66μm),此时垂直剪切的导流能力更强,随着有效应力的增加,平行剪切裂缝具有更强的导流能力;相较于平行剪切裂缝的临界雷诺数(4.2~8.5),垂直剪切裂缝的临界雷诺数(3.1~15.6)整体较大,在相同条件下更不易发生非线性流动,对裂缝的气体流态分析也表明垂直剪切裂缝中同时存在层流、过渡流和紊流,而平行剪切裂缝中只存在过渡流和紊流。

关键词：岩石力学页岩层理剪切裂缝裂缝开度导流能力气体流态

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A new method of combined rock drilling

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International Journal of Mining Science and Technology 2014年第1期24卷 1-6页

作者： tang jiren Lu Yiyu Ge Zhaolong Xia Binwei Sun Huijuan Du Peng State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing University National & Local Joint Engineering Laboratory of Gas Drainage in Complex Coal Seam Chongqing University Mechanical Engineering College Chongqing Industry Polytechnic College

Based on the technologies of traditionally mechanical drilling and water jet,we propose a new method of abrasive water jet in combination with rock drilling,and establish a combined rock drilling system for the gas pre-drainage.This study chose the common sandstone and silicon limestone as the rock sample.A series of experiments were completed in the case of dry drilling,existing technology drilling,combined drilling with high pressure water jet and combined drilling with abrasive water jet,respectively.The drilling efficiency and performance were contrasted and analyzed in detail.The results indicate that it is better to choose the method of combined drilling with the high-pressure water jet for soft rocks.The method of combined drilling with abrasive water jet is feasible for the hard rock drilling and has higher drilling efficiency and performance.In this paper,compared with the existing technology,the drilling depth has increased by about 65%,the axial force and torque have reduced by about 14%and 17%,respectively,and the drill wear reduces obviously in the same conditions.

关键词：凿岩系统水射流技术磨料水射流高压水射流机械钻孔瓦斯预抽岩石样品干式钻孔

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过热液体闪沸喷射钻进羽流相互作用调控及成孔直径预测

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煤炭学报 2022年第9期47卷 3270-3283页

作者：刘文川汤积仁张慧栋李怡静重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044

射流钻进多层分支孔构造裂缝网络是进行煤层气储层改造增产的有效手段,高质量高效钻进成孔是延长气井寿命、提高煤层气采收率的关键。为实现均衡冲击,进一步提升成孔质量与孔壁稳定性,提出了过热液体闪沸多孔喷射钻进技术,利用闪沸相变... 详细信息

射流钻进多层分支孔构造裂缝网络是进行煤层气储层改造增产的有效手段,高质量高效钻进成孔是延长气井寿命、提高煤层气采收率的关键。为实现均衡冲击,进一步提升成孔质量与孔壁稳定性,提出了过热液体闪沸多孔喷射钻进技术,利用闪沸相变形成气液射流协同热应力共同作用于煤岩钻进成孔。为了调控羽流相互作用以进一步利用闪沸现象的优点,必须获得羽流相互作用的调控准则及其对射流宏微观特性的影响。通过高速摄影(DBI)和相位多普勒测试(PDA)获取了不同羽流相互作用阶段闪沸喷射流场宏微观特性。引入喷嘴喉部压力-焓关系计算得到新无量纲参数,分析射流形态和宏观特征。基于等熵-绝热两阶段模型以及喷嘴喉部流体状态,获取了闪沸喷射钻头几何结构设计指标C_(P)和工况参数调控指标O_(P)。提出了综合考虑液体性质、喷孔布置以及环境压力的羽流相互作用调控新准则,并通过不同类型液体进行了验证,为羽流动态调控匹配冲击力与冲击区域提供了支撑。根据新准则,研究了羽流相互作用各个阶段的射流特性,发现不同类型过热液体喷射锥角均在喷射坍缩临界点附近达到最小值,索特平均直径随闪沸的剧烈程度增加而减小,其时空分布在羽流剧烈相互作用阶段更加均衡。研究了导致羽流横向膨胀的主导因素,以及在高过热度条件下不同因素对羽流膨胀的贡献。高饱和压力有利于气泡的成核破裂以及随后的羽流膨胀,并且由于能垒对成核的依赖性,表面张力也会影响羽流的膨胀。喷嘴喉部的流动条件对于确定以闪沸主导和羽流相互作用主导的阶段的射流特性都至关重要,据此提出了综合考虑成核能量势垒及成核速率的冲击区域预测模型,能够有效预测不同类型过热液体、不同喷射参数、不同靶距下的闪沸喷射冲击区域无量纲直径,准确度高达95%以上。羽流调控准则和冲击直径预测模型的建立为闪沸喷射钻头结构设计准则及工艺参数选取提供了基础,研究成果还可进一步扩展至可压缩流体、超临界流体等射流冲击作用区域预测及调控,服务于我国能源开采。

关键词：煤层气储层过热液体闪沸喷射钻进羽流相互作用成孔直径

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基于Lanczos-模型降阶算法的三维频率域可控源电磁快速正演

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地球物理学报 2022年第6期65卷 2326-2339页

作者：刘寄仁汤井田任政勇张继锋中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 自然资源部覆盖区深部资源勘查工程技术创新中心合肥230001 长安大学地质工程与测绘学院西安710061

快速的电磁法正演模拟是反演的核心要素之一.本文针对陆地可控源电磁(CSEM)问题,实现了三维多频的快速正演.首先基于电场的微分控制方程,利用非结构化网格和伽辽金方法建立关于电场矢量的有限元线性方程组.为快速求解大规模复系数有限... 详细信息

快速的电磁法正演模拟是反演的核心要素之一.本文针对陆地可控源电磁(CSEM)问题,实现了三维多频的快速正演.首先基于电场的微分控制方程,利用非结构化网格和伽辽金方法建立关于电场矢量的有限元线性方程组.为快速求解大规模复系数有限元线性方程组,本文引入了基于有理Krylov子空间的单极点模型降阶算法.该方法只需求解实系数矩阵方程,然后使用Lanczos算法快速构建有理Krylov正交基子空间,达到系数矩阵维数降阶的目的,从而加快正演求解速度.层状模型和低阻块体模型的计算模拟表明:在精度满足条件的情况下,同常规有限元方法相比,加速比达到10~20多倍.对于百万未知数级、几十至上百个频率的三维可控源电磁正演问题,在个人PC机上只需几分钟便可快速求解.

关键词：多频可控源电磁正演非结构化网格矢量有限元模型降阶 Lanczos算法

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增压式脉冲水射流破碎硬岩性能研究

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振动与冲击 2023年第7期42卷 114-122页

作者：卢义玉朱志丹汤积仁刘文川凌远非张洋凯杨盛姚奇重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400030 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司工程技术研究院成都610017

为进一步提高脉冲水射流破岩能力,提出了一种增压式脉冲水射流发生方法,以低输入压力获取高脉动压力。为检验增压式脉冲水射流的破碎硬岩性能,搭建了增压式脉冲水射流破碎硬岩试验系统,开展破岩试验,并结合数值模拟获取的流场细节信息,... 详细信息

为进一步提高脉冲水射流破岩能力,提出了一种增压式脉冲水射流发生方法,以低输入压力获取高脉动压力。为检验增压式脉冲水射流的破碎硬岩性能,搭建了增压式脉冲水射流破碎硬岩试验系统,开展破岩试验,并结合数值模拟获取的流场细节信息,分析了不同喷嘴直径、射流压力、靶距对增压式脉冲水射流破碎硬岩性能的影响规律。结果表明:增压式脉冲水射流的破碎硬岩性能随喷嘴直径增加先增大后减弱;随射流压力升高,射流轴心速度增大,但因气、液能量交换加剧导致的能量损耗增加,当前试验条件下射流压力为60 MPa时破岩效果最好;破碎体积在100 mm靶距达到峰值,而最大破碎深度对应的最优靶距为25 mm和75 mm,逐渐向喷嘴回移。研究结果对推动增压式脉冲水射流工程应用具有重要指导意义。

关键词：硬岩增压式脉冲水射流破岩性能单因素试验

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Research Progress for Kitchen Cleaner

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China Detergent & Cosmetics 2017年第2期2卷 61-65页

作者： Tai Xiumei Xu Bin Wu jiren tang Zhuhua Cheng Yan Si Zuoxue Hou Meifang China Research Institute of Daily Chemical Industry Hainan Institute for Food Control Shanghai Institute of Technology

The formation of kitchen greasy dirt was expounded, and the different types of kitchen cleaner and common products were introduced. At last, the development trend for kitchen cleaner was prospected.

关键词：厨房油污清洁剂产品介绍设计方案

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斜轴伸泵装置水动力数值计算与模型试验

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机械工程学报 2012年第18期48卷 152-159页

作者：杨帆刘超汤方平周济人扬州大学水利科学与工程学院扬州225009 扬州大学能源与动力工程学院扬州225127

为研究斜轴伸泵装置的水动力特性,基于ANSYS CFX软件采用RNG k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数对泵装置进行三维粘性湍流定常数值计算,计算区域包括叶轮、导叶和进、出水流道,共计算包括设计工况在内的9个工况点。计算结果揭示出该泵装置... 详细信息

为研究斜轴伸泵装置的水动力特性,基于ANSYS CFX软件采用RNG k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数对泵装置进行三维粘性湍流定常数值计算,计算区域包括叶轮、导叶和进、出水流道,共计算包括设计工况在内的9个工况点。计算结果揭示出该泵装置的内部流动特性,分析在叶轮旋转条件下斜15°进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对高度位置的影响和叶轮受水流作用力的分布规律,并探讨水力矩的变化规律及翼型附近的相对流速分布,给出参考的叶轮名义安装高度取值范围(0.7～0.9)D。通过数值计算预测了模型泵装置的水力性能并与物理模型试验结果进行对比,预测的效率值和试验值最大绝对误差为5.01%,最优工况与设计工况时扬程的相对误差、效率的绝对误差均在3.5%以内。

关键词：水力机械泵装置水力性能水力矩性能试验

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