电源频率对大气压氦气射流等离子体放电特性的影响

为探究大气压射流等离子体放电特性,利用同轴双环电极结构等离子体射流装置,研究电源频率、外加电压对氦气射流放电电流、起始电压、消耗功率、放电平均功率、射流长度等参数的影响规律。结果表明:放电图像在f=7.88,8.40,8.90 kHz电源频率下,随着电压增加,等离子体射流长度先增长后稳定;电压-电流关系符合辉光放电特征;同一电源频率下,随外加电压升高,放电电流脉冲个数增多、幅值增大、脉冲曲线产生畸变,装置消耗功率和放电功率所受影响不大。     

分岔隧道强羽流驱动的顶棚射流火焰特征

为探究分岔隧道强羽流驱动的顶棚射流横向长度、纵向长度及火焰面积分布特征,选取火源中线距侧壁0.1、0.3、0.5、0.7和0.9 m等5个火源位置,47.9、63.8、77.7和95.7 k W等4个热释放速率(HRR),分析和确定典型工况下间歇性火焰和连续火焰的横向长度和临界温度,临界温度值分别为325和620℃;以连续火焰的临界值为依据,进一步得到顶棚射流连续火焰的横向长度、纵向长度及火焰面积。结果表明:随着火源中线与侧壁间距从0.1～0.7 m变化,横向火焰长度呈现非单调的趋势,且当间距为0.3 m时,横向火焰长度最大;纵向火焰长度随火源中线与侧壁间距从0.1～0.9 m增加而逐渐减小,且相同工况下纵向火焰长度均长于横向火焰长度;火源中线与侧壁间距从0.1～0.3 m增加,火焰面积逐渐增大,当间距增加至0.7 m,火焰面积逐渐降低。     

自激振荡磨料射流的基本理论与初步试验

自激振荡磨料射流是在自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流基础上,提出的新型射流。为此,重点讨论了自激振荡磨料射流喷嘴的结构和工作原理,分析了脉冲频率和幅值等参数对磨粒加速效果的影响。根据初步研究表明,磨粒速度受脉冲频率和幅度影响很大,磨粒速度可超过前混合磨料射流中磨粒的速度,最大钻孔速度比前混合磨料射流提高４１％ 。这一成果有望用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（遂道）掘进、表面清洗等领域。     

围压作用下自振空化射流脉动特性实验研究

就围压下自振空化射流动压力特性进行了实验研究,其实验结果表明：在围压作用下,自振空化射流脉动幅度存在最优喷距,并且最优喷距随围压的增大而增大;在压降一定情况下,脉动幅度随围压的增加而减小;在围压和压降一定时,自振空化射流的最大冲击压力明显高于普通连续射流;自振空化射流的脉动频率,基本不随围压、压降和喷距的变化而变化,在本实验条件下,基本保持在１．３８ＫＨｚ 左右     

用于煤矿安全切割的前混合磨料射流加速机理研究

前混合磨料射流具有切割各种材料无火花、所需设备压力低以及操作简单等优点,具有广泛应用井下安全切割的功能。笔者根据建立的磨料粒子运动方程,推导出具有普遍意义的匀速流场内粒子路程函数以及用数值分析法求解出粒子在喷嘴内的速度;通过理论分析和具体的数值计算,磨料最主要的加速过程是在收缩段内完成,磨料粒子从喷嘴喷出时已能高达水流速度的95 %以上,磨料粒子在离开喷嘴在射流的核心段内仍将继续得到加速;同时发现,在条件允许的情况下,喷嘴的收缩段应适当长些,喷嘴圆柱段长度为喷嘴出口直径的2 .5～3.0倍最合适。     

脉冲袋式除尘器滤袋侧壁压力峰值的试验研究

清灰系统是脉冲袋式除尘器长期稳定运行的关键,而喷吹系统中喷管到花板的距离、滤袋的长度直接影响清灰效果。采用试验的方法,对袋式除尘器脉冲清灰过程进行研究,得到不同工况下的滤袋侧壁压力峰值曲线,探讨喷吹距离、滤袋长度对滤袋清灰效果的影响,确定各因素对清灰性能的影响,为清灰装置的优化设计提供参考。结果表明:脉冲袋式除尘器滤袋的清灰强度最薄弱的部位在袋口区域附近;相同喷吹条件下,滤袋过长会导致滤袋中下游区域清灰不力,喷吹管到滤袋距离的选择直接影响着脉冲清灰效果。     

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究*

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明:圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2~3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。     

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化影响因素实验研究*

为掌握超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化机理及特性,采用流体力学线性不稳定理论分析雾化机理,通过喷雾实验研究不同因素对雾化性能的影响及对比不同类型喷嘴的雾化效果。研究结果表明:随着距喷嘴出口距离增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴在雾滴破碎后碰撞聚合作用由强到弱,300 mm内雾滴粒径增长速率明显,300 mm外雾滴粒径增长速率较缓。随着供气压力增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾滴粒径逐渐减小,在实测距离内SMD（平均粒径）最小为17.5 μm。不同供气压力下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴随距离增加,雾滴粒径增长趋势基本一致。有效射程内供气压力为0.1~0.5 MPa时,SMD仅为17.5~31.16 μm。对比实验中,超音速虹吸式空气雾化喷嘴SMD比内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴小53.5%~74.0%。     

垂直支管位置对等径三通管内爆炸气流及流场的影响分析

三通管支管位置变化影响管内爆炸气流分布及爆炸后果，为研究其影响规律，构建等径垂直支管三通管道模型，通过数值模拟和试验测试，计算和分析爆炸气流传播、流场变化、速度峰值及压力峰值规律。结果表明：在垂直支管B与水平支管C长度相同的工况下，C内的速度峰值整体大于B,两支管内的最大气流速度峰值均出现在分岔处，为228 m/s,比A管小26.7%;初次点火正向气流传播和末端反射的正向传播气流均会导致三通处流场气流旋涡、强湍流动能区域和速度峰值；支管位置不同工况下，三通管内气流速度峰值最大值均出现在水平管内；垂直支管内气流速度峰值随监测点距离增加均呈下降趋势，垂直支管内速度峰值与压力峰值呈现明显的反比关系。     

自进式旋转钻头钻孔修复理论及关键参数研究

瓦斯预抽钻孔在抽放过程中经常出现塌孔、堵孔等现象。针对这一问题,提出采用自进式旋转钻头修复失效钻孔的新方法。其利用自进式旋转钻头后置喷嘴的喷射反冲力作为动力,自行至钻孔堵塞段处,前置喷嘴形成的高压水射流对堵孔煤渣进行破碎,将其与水混合返出孔外,实现清孔排渣、钻孔修复的目的。对自进式旋转钻头钻孔破煤清渣的临界射流压力及流量进行分析,基于摩擦动力学计算钻头自驱的临界射流压力,在此基础上设计钻头结构及优化喷嘴布置,数值分析不同喷嘴组合情况下射流速度分布,得出最优喷嘴布置方式。并应用于鹤煤八矿-655轨道石门揭煤瓦斯预抽,实验结果表明:该方法能够实现失效钻孔的修复,并有效的提高了瓦斯抽采效果,缩短了瓦斯抽放时间。     

螺旋侧板对立管水动力影响的数值模拟研究

针对附有三板式螺旋侧板的立管水动力影响问题展开三维数值模拟研究,采用CFD大涡模拟方法,对不同的螺旋侧板高度h和螺距P在雷诺数分别为3 900,10 000和20 000条件下进行模拟分析,得到立管后方阻力系数CD、升力系数CrmsL、斯特劳哈尔数St及其频谱等特性。模拟结果表明:螺旋侧板对立管升力和阻力有明显的抑制效果,升力系数均方根值CrmsL较光滑立管降幅最大达到95.8%,但随着螺旋高度h的增加,会引起立管的阻力增加,螺旋高度h为0.1D～0.2D（D为立管直径）时的抑制效果较好,并且h为0.1D时的抑制效果最为理想;CD值和CrmsL值均随螺距P的增大而增大并保持在较低值范围,两者均在P=12.5D附近出现了随螺距P的增大而减小的现象,侧板螺距P在取值为5D～17.5D范围内的选择对立管的升力和阻力抑制效果较好。     

动态贴近度法及其在水质监测点优化布设中的应用

现有水质监测点优化布设方法存在两方面问题,一是只考虑水质随空间的变化,没有考虑水质随季节的变化;二是引入了相关水质标准作为参考点进行距离计算,得到的贴近度物理意义不够明确.为此,本文提出了新的水质监测点优化布设模型-动态贴近度法.该模型同时利用了水质监测数据在时间和空间两个维度上的信息,使优化布点的信息更加合理、全面;避免了不同水质标准值作为参考点带来的排序不一致问题.一个城市水质监测点优化布设的实例计算结果表明,利用贴近度优化模型的放大作用,使得聚类效果明显提高,易于进行水质监测点的分类和排序.     

挑檐抑制PMMA竖直火蔓延数值模拟研究

应用FDS数值模拟软件,建立PMMA竖直火蔓延模型,通过改变防火挑檐长度和宽度,设计一系列工况,对比分析挑檐长度、宽度以及宽长比对竖直火蔓延的影响。结果表明当挑檐长度为临界值时,随宽度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率均逐渐降低;挑檐宽度为临界值时,随长度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率逐渐降低;挑檐长度较长时,有效阻火的挑檐宽度随长度的增加而逐渐减小,最后固定不变,最终建立了防火挑檐的临界点与热释放速率的无量纲模型。     

旋转射流破岩钻孔机理研究

综合利用实验方法和数值模拟技术,研究了旋转射流的结构特性及井底流场分布,证明了旋转射流具有三维速度,且其速度最高部分,集中在离开射流轴心一定半径的一环形区域上,射流呈扩散状,其冲击面积随喷距的增大而大幅度增加。旋转射流破岩钻孔的机理不同于普通圆射流,它以剪切破碎为主,伴以冲蚀、拉伸破坏和磨削等多种形式,因而具有很高的破岩效率。破岩首先从对应着射流能量最高的环形区域开始,并逐步向内、外扩展,形成凸锥状的孔底。研究表明旋转射流在破岩钻长连续孔眼方面具有极大的优势     

淹没状态下高压水射流破岩效率分析

为研究淹没状态下射流参数对射流破岩效率和安全性的影响,基于流体力学、弹塑性力学及岩石力学,通过流固耦合罚函数算法建立淹没状态下水射流冲击岩石数值计算模型。通过理论分析和实际试验对比验证所建模型。对不同工况下淹没射流冲击岩石进行数值模拟,探讨不同射流参数对破岩效率的影响。结果表明:随着射流速度的增大,破岩效率先后经历线性增长阶段和平稳增长阶段,岩石冲蚀深度变化具有一定相似性;岩石的冲蚀深度随靶距的增大而迅速减小,冲蚀孔径随靶距的增加而增大,冲蚀体积呈先增大后减小的变化趋势;射流直径对破岩效率的影响主要表现在冲蚀孔径上,对冲蚀深度几乎没有影响。基于正交设计试验,得到不同射流参数敏感性大小依次为:射流速度,靶距,射流直径。     

绿化带对公路交通噪声吸收消减的频谱特性试验研究

为探明绿化带对公路交通噪声吸收消减的频谱特性,在西安市子午大道两处绿化带设置监测点,对交通噪声在不同倍频程中心频率下的衰减特征进行了测试研究。结果表明,在低频范围内,噪声能量的衰减量随倍频程中心频率增加呈逐渐上升趋势。在250 Hz中心频率处,绿化带A和B产生的A声级声衰减量可达17 dB和13.3dB。在中频段,由于植被支干的阻隔效应,交通噪声在4 kHz处出现最大衰减。在8~16 kHz的高频区域,两处绿化带所引起的噪声衰减量也均在10 dB以上,表明通过设置绿化带可有效控制公路交通噪声对两侧敏感点的影响。     

长度1~10 m金属滤芯脉冲喷吹性能的模拟*

为探究金属长滤芯的脉冲喷吹性能,运用ANSYS Fluent软件开展脉喷流场的数值模拟,考察滤芯长度和金属网目数对喷吹强度和均匀性的影响。研究结果表明:脉冲喷吹过程中金属滤芯内存在4类压力峰,分别为静压波峰、气团膨胀峰、蓄积反弹峰、余压波动峰;不同长度滤芯内的静压力分布不同,金属短滤芯（1 m）的底部喷吹气流蓄积最为剧烈,形成的压力最大,中等长度滤芯（2~4 m）底部压力蓄积减弱,低于上部区域,长滤芯（5~10 m）内喷吹气流沿途先膨胀后持续减弱,侧壁压力整体表现为上部＞中部＞底部;1~5 m金属滤芯的喷吹强度及均匀性随着滤芯长度增加而变差,6~10 m金属滤芯的喷吹强度及均匀性随着滤芯长度增加而得到改善,且都随金属网目数的增加而改进。研究结果对金属滤芯的设计与优化具有指导意义。     

X形旋流压力喷嘴质量中值直径预测模型

X形旋流压力喷嘴是喷雾降尘常用的一类喷嘴,喷嘴雾滴粒径是重要参数.为了更好地指导喷雾降尘过程中喷嘴的选型,对工业现场常用的6种X形旋流压力喷嘴展开了雾化参数试验研究.通过试验获得了喷嘴水流量、雾化角和喷嘴MMD实测数据,结果表明,X形旋流压力喷嘴MMD随供水压力增大而减小,随喷嘴出口直径增大而增大.在此基础上,根据已有的压力喷嘴MMD经验公式,采用多元非线性回归的方法,建立了 X形旋流压力喷嘴MMD预测模型.经试验验证,模型预测值与试验值变化规律一致且平均相对误差仅约7％.所建立的预测模型可用于该类喷嘴MMD的理论预测,指导喷雾降尘工程应用中喷嘴的选型.     

武钢75t/h锅炉省煤器管泄漏原因分析和对策

通过对省煤器泄漏原因进行分析,得出造成泄漏的主要原因是由于近期锅炉燃料配比改变导致锅炉实际燃烧工况发生了变化,使省煤器沸腾度超过设计值,由此在省煤器蛇形管弯头和汽包布水管内壁产生汽水冲刷,使管壁减薄,最终爆开。采用减少锅炉省煤器管换热面积,降低省煤器沸腾度,并同时对汽包布水管缩径,增加锅炉给水在水平管道流速的方法,彻底消除了焦耐锅炉省煤器频繁泄漏现象,保障了3台锅炉安全连续运行。     

单点多脉冲推冲器输出性能影响因素研究

为提高单点多脉冲推冲器的输出性能,从主装药压药压力、膜片受力面直径和喷管喉径三方面对推冲器输出性能的影响因素进行了分析.试验表明,随着主装药压药压力的增大,推冲器输出性能先增大后减小,取21.3 MPa为宜.膜片受力面直径减小可以有效防止感应点火,但是推冲器的输出性能也随之减小,因此,膜片受力面直径取3.0 mm为宜.随着喷管喉径增大,推冲器输出性能增大,但同时增加了结构质量,且喉径为4 mm时输出性能随主装药药量变化的趋势最明显最稳定,因此,喷管喉径取4 mm为宜.