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旋转射流喷嘴内旋流特性的PIV实验分析

水力发电学报 2009年第4期28卷 119-123,118页

作者：胡鹤鸣刘昭伟陈永灿李玲清华大学水利水电工程系北京100084

利用二维粒子图像测速技术(PIV)对旋转水射流喷嘴内部流场进行了测量,将喷嘴入流条件分为入流流量比(切向流量与轴向流量之比)以及入流总流量两个因素,分析了两者对喷嘴出口旋流结构、切向速度分布以及喷嘴出口旋流数的影响。实验结果表... 详细信息

利用二维粒子图像测速技术(PIV)对旋转水射流喷嘴内部流场进行了测量,将喷嘴入流条件分为入流流量比(切向流量与轴向流量之比)以及入流总流量两个因素,分析了两者对喷嘴出口旋流结构、切向速度分布以及喷嘴出口旋流数的影响。实验结果表明,入流流量比对喷嘴出口的切向速度大小及其径向分布都有影响,而入流总流量只影响其大小;入流流量比和入流总流量的增加均可使喷嘴出口的旋转流动增强,但只有入流流量比的增加可使喷嘴出口旋流数增加,而旋流数是喷嘴加旋效果的检验标准。

关键词：水力学喷嘴旋转射流 PIV 流速分布

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自由淹没气体旋转射流速度场实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2011年第4期51卷 493-498页

作者：王凌张景松罗锐彭晓峰清华大学热能工程系相变与界面传递现象实验室北京100084 中国矿业大学机电工程学院动力工程系徐州221116

为研究自由淹没气体旋转射流速度场规律,采用五孔探针对自行设计的旋流器形成的流场进行定量实验研究。测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到了各分速度在不同截面上的量纲一分布图,并进行分析研究。结果证实：轴向速度分布在旋流器出... 详细信息

为研究自由淹没气体旋转射流速度场规律,采用五孔探针对自行设计的旋流器形成的流场进行定量实验研究。测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到了各分速度在不同截面上的量纲一分布图,并进行分析研究。结果证实：轴向速度分布在旋流器出口附近区域与旋流强度有关,在与射流轴心垂直的截面上呈＂M＂形分布,逐渐发展成＂马鞍＂状、正态分布,直至衰减到零;切向速度呈中心对称斜＂S＂状分布,不同截面上的最大值大致出现在同一量纲一半径处;径向速度在半径方向呈＂~＂形分布,比轴向速度和切向速度小1个数量级;轴向速度和切向速度沿轴向逐渐衰减,衰减随旋流强度增大而增快。

关键词：旋转射流自由淹没速度场

机掘工作面旋转射流屏蔽通风最佳送风角度的确定

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第10期46卷 3808-3813页

作者：王鹏飞刘荣华陈世强贺俊星湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为了确定最佳的送风角度,采用数值模拟和模型试验,对不同送风角度下机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场和粉尘质量浓度分布进行研究。研究结果表明:在其他设计参数确定的情况下,工作面风流流场和粉尘质量浓度分布与送风角度密切相关;当送... 详细信息

为了确定最佳的送风角度,采用数值模拟和模型试验,对不同送风角度下机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场和粉尘质量浓度分布进行研究。研究结果表明:在其他设计参数确定的情况下,工作面风流流场和粉尘质量浓度分布与送风角度密切相关;当送风角度θ为75°时,旋转射流屏蔽通风流场能在工作面形成完整的屏蔽风幕,且组合风口前方吸气速度和负压沿轴向衰减较其他送风角度吸气速度和负压沿轴向衰减缓慢,组合风口控尘效果最佳,组合风口后方粉尘质量浓度降至24 mg/m3,旋转风幕隔尘效率高达85.9%。

关键词：机掘工作面旋转射流流场粉尘送风角度

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基于分离涡模拟的旋转射流流场结构特征分析

石油勘探与开发 2022年第4期49卷 806-817页

作者：陈健翔杨睿月黄中伟李根生秦小舟李敬彬武晓光油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京) 北京102249

采用改进的分离涡模拟方法配合剪应力输运模型分析旋转射流涡结构、速度场、压力场的演化过程,探索喷嘴压降对大涡结构发展和湍流脉动波动的影响规律。研究结果表明:射流涡结构的发展可划分为Kelvin-Helmholtz不稳定性阶段、过渡阶段和... 详细信息

采用改进的分离涡模拟方法配合剪应力输运模型分析旋转射流涡结构、速度场、压力场的演化过程,探索喷嘴压降对大涡结构发展和湍流脉动波动的影响规律。研究结果表明:射流涡结构的发展可划分为Kelvin-Helmholtz不稳定性阶段、过渡阶段和旋转不稳定性阶段;旋流作用能够显著增强径向湍流脉动、增大射流扩散角,湍流脉动耗散是下游射流速度衰减的主要原因;随压降增大,射流速度和脉动幅度都相应增大,速度分布的对称性增强,沿轴线方向的压力脉动特征和涡旋输运强度显著增加,但当喷射距离超过约9倍无因次喷距后,提升压降并不能提高旋转射流的有效冲击距离,但可以增大旋流强度和射流扩散角。旋转射流更适用于需求大孔径的径向水平井钻孔、煤层气水平井造穴和煤矿巷道钻孔卸压等工程场景。

关键词：旋转射流流场结构分离涡涡旋演化湍流脉动射流速度射流扩散角

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自进式旋转射流钻头破岩效果

石油学报 2016年第5期37卷 680-687页

作者：毕刚李根生屈展牛继磊黄中伟席仲琛窦亮彬西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司陕西西安710021

利用有限的排量实现高效的破岩效率并尽可能增大径向水平井眼的延伸能力是实施新型径向水平井技术的关键,射流钻头的性能是该关键技术要解决的首要问题。在多孔射流钻头的基础上,设计研制了自进式旋转射流钻头,分析了其工作原理,并通过... 详细信息

利用有限的排量实现高效的破岩效率并尽可能增大径向水平井眼的延伸能力是实施新型径向水平井技术的关键,射流钻头的性能是该关键技术要解决的首要问题。在多孔射流钻头的基础上,设计研制了自进式旋转射流钻头,分析了其工作原理,并通过试验对自进式单孔旋转射流钻头、自进式单孔直旋混合射流钻头、自进式多孔旋转射流钻头以及自进式多孔直旋混合射流钻头随时间、射流压力和喷距的破岩钻孔规律进行了研究。研究结果表明：当喷距范围为9~12 mm、射流压力为20~35 MPa时,在相同的射流压力和喷距条件下,自进式多孔直旋混合射流钻头的破岩效果优于自进式多孔旋转射流钻头,其中1＋4孔的多孔直旋混合射流钻头的破岩效果最好。设计得到的新型射流钻头可以提高径向水平井的钻进速度。

关键词：旋转射流直旋混合射流单孔射流多孔射流破岩效果

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自由淹没气体旋转射流压力场实验和数值模拟

煤炭学报 2010年第12期35卷 2088-2093页

作者：王凌张景松清华大学热能工程系相变与界面传递现象实验室北京100084 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

为研究自由淹没气体旋转射流压力场规律,对除尘、空调工程以及煤矿瓦斯驱散设计提供依据,用五孔探针和Fluent软件对自行设计的旋流器流场进行定量实验和模拟研究。实验测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到不同截面上无因次压力分布。... 详细信息

为研究自由淹没气体旋转射流压力场规律,对除尘、空调工程以及煤矿瓦斯驱散设计提供依据,用五孔探针和Fluent软件对自行设计的旋流器流场进行定量实验和模拟研究。实验测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到不同截面上无因次压力分布。实验表明,旋流器出口附近,总压在垂直射流轴线的截面上呈"M"分布,依次发展成"马鞍"状和正态分布,直至衰减到大气压。静压呈"V"形分布,中心存在小于大气压的负压区,且旋流强度越大射流中心静压越低。数值模拟表明,在出口较近区域总压呈"n"形分布,随着轴向距离增大,总压衰减为正态分布,直至衰减到大气压。

关键词：自由淹没旋转射流压力场数值模拟

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超临界二氧化碳旋转射流破岩试验研究

应用基础与工程科学学报 2013年第6期21卷 1078-1085页

作者：杜玉昆王瑞和倪红坚岳伟民黄志远霍洪俊李木坤中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 北京探矿工程研究所北京100083 中国石化胜利油田钻井工艺研究院山东东营257000

超临界二氧化碳旋转射流破岩钻井技术可以在保护油气层的同时提高勘探开发效率,依据石油钻完井的特点和超临界二氧化碳流体的特性,研制了超临界二氧化碳射流破岩试验系统,并开展了超临界二氧化碳切向注入式旋转射流破岩试验.相比高压水... 详细信息

超临界二氧化碳旋转射流破岩钻井技术可以在保护油气层的同时提高勘探开发效率,依据石油钻完井的特点和超临界二氧化碳流体的特性,研制了超临界二氧化碳射流破岩试验系统,并开展了超临界二氧化碳切向注入式旋转射流破岩试验.相比高压水射流,超临界二氧化碳射流破岩效果更好,切向注入孔沿喷嘴内腔轴线非对称排列时的射流破岩效果优于对称排列,本试验条件下最佳切向注入口为3个,最佳喷距为两倍喷嘴直径,射流压力和井底环境温度越高,岩石强度越低,射流的破岩效果越好.研究结果为超临界二氧化碳在非常规油气钻井中应用提供了依据.

关键词：二氧化碳超临界旋转射流破岩钻井

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旋转射流破岩成孔规律研究

岩石力学与工程学报 2003年第4期22卷 664-668页

作者：步玉环王瑞和周卫东石油大学石油工程学院东营257062

在前期对旋转射流结构特性及流动特性研究的基础上,利用试验的方法研究了射流压力、喷距、岩石的渗透率及强度、添加剂的浓度等因素对旋转射流破岩效率的影响。同时,研究了岩石渗透率对旋转射流和普通圆射流影响的区别。研究结果表明:... 详细信息

在前期对旋转射流结构特性及流动特性研究的基础上,利用试验的方法研究了射流压力、喷距、岩石的渗透率及强度、添加剂的浓度等因素对旋转射流破岩效率的影响。同时,研究了岩石渗透率对旋转射流和普通圆射流影响的区别。研究结果表明:在同喷距同射流压力条件下,破岩效果随着岩石强度的减小、岩石渗透率的增加而增加;相比而言,岩石的渗透率在射流的破碎效果中起着主要作用;在相同射流压力条件下随着添加剂浓度的增大,岩石的破碎深度、破碎直径和破碎体积都表现出先增大后减小的变化趋势。本试验条件下的最优浓度为200～300mmp,随着渗透率的增大,旋转射流破岩成孔的效果明显优于普通圆射流的破岩成孔的效果。

关键词：爆破工程旋转射流破岩效果喷距射流压力渗透率普通圆射流

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环形旋转射流屏蔽抽吸流场的数值模拟

中国矿业大学学报 2006年第2期35卷 173-177页

作者：张景松闫小康王凯杨春敏中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008

旋风屏蔽抽吸装置能有效地控制漂移有害物的扩散,尤其对近壁污染源有较好的控制抽吸效果.根据流体动力学理论建立了旋风屏蔽作用下的抽吸流场的数学模型;确立了针对这种复杂流场的数值计算方法;分析了相应的边界条件;成功地进行了网格划... 详细信息

旋风屏蔽抽吸装置能有效地控制漂移有害物的扩散,尤其对近壁污染源有较好的控制抽吸效果.根据流体动力学理论建立了旋风屏蔽作用下的抽吸流场的数学模型;确立了针对这种复杂流场的数值计算方法;分析了相应的边界条件;成功地进行了网格划分.最后使用商业软件F luent模拟计算了该旋转与回流并存的三维复杂流场,计算得到的流场形态和试验结果基本相似,各参数和对应的测量值具有一致的变化趋势.

关键词：旋转射流数值模拟 Realizable κ-ε模型控制抽吸