结构参数对气液下喷式喷射器性能的影响研究

喷射环流反应器是一种新型的气液或气液固接触反应装置,其中的喷射器结构会对反应器性能产生重要影响。文章采用计算流体力学方法,建立了文丘里型喷射器的数学模型,分析了吸气室、喉部和扩散段等结构对喷射器吸气量的影响规律。模拟结果表明:吸气室直径和气相入口方式对吸气量影响不大;喷嘴与喉部之间距离越小,喉部长度越短,吸气量越高;扩散段扩散角度在2~4°之间时吸气量存在最大值。

柴油-天然气双燃料喷射器燃料喷射特性的测试方法

针对双燃料喷射器结构复杂而无法实现喷射特性同时测量的问题,以同心双轴针式喷射器为研究对象,提出一种油和气同场测量方法,用动量法获取喷油规律及喷气规律型线,再通过测试密闭容腔内的压力变化计算喷气量,将二者结合可在测量喷气量的同时测量出精确喷气规律,最后对柴油-天然气双燃料喷射器的常用工况进行测试及验证。结果表明,采用动量法结合容积法的喷气规律测量方法得出的喷气量误差不超过5%。对喷射器的一致性进行验证,喷油量与喷气量的波动率均不超过3%,证明其喷射器一致性较好,该测试技术具有较高的准确度与可信度。

纳米回弹抑制剂喷射混凝土在亭子口灌区工程胡家院子隧洞中的应用

随着我国喷射混凝土施工中机械化的不断深入,大型机械手得到了普及及大面积应用,但由于国产设备技术不够成熟的原因,对喷射混凝土性能要求窄,导致现场堵管频繁、设备配件损耗高、粉尘量大、回弹率高、凝结时间长、后期强度损失大等问题;因此急需喷射混凝土配合比技术得到根本性的突破,才能满足现场需要纳米回弹抑制剂喷射混凝土是一种新型的工程材料,在亭子口灌区工程胡家院子隧洞中得到了应用。本研究旨在评估纳米回弹抑制剂对隧洞内混凝土结构的改善效果。通过对比使用纳米回弹抑制剂和传统混凝土的隧洞结构性能,包括强度、耐久性和抗回弹能力等方面的差异。结果表明,在应用纳米回弹抑制剂的隧洞中,混凝土结构的强度和耐久性得到了显著提高,同时抑制了回弹现象的发生。这些发现表明纳米回弹抑制剂喷射混凝土在隧洞工程中具有广阔的应用前景,可为隧洞工程的施工和维护提供有效的技术支持[1]。

液氨喷射泵热力性能的计算分析

为保证带有降膜蒸发器的制冷系统正常运行,采用液氨喷射泵作为蒸发器中液氨的循环设备。基于动力学理论,编制了喷射泵的性能计算程序,分析了制冷系统中喷射泵的热力学性能,研究了操作参数对喷射泵性能的影响。结果表明,保持引射压力与出口压力不变,工作流体压力越高,喷射系数越大;工作流体温度越低,喷射系数越小。保持工作压力与出口压力不变,饱和引射压力越高,喷射系数越大,引射压力值越接近于出口压力值,喷射系数变化越显著。饱和引射液氨压力不变,出口压力越接近于引射液氨压力,喷射系数随工作液氨压力的升高增加程度越明显。

凝灰岩粉喷射混凝土的模拟喷射及性能试验研究

开展掺凝灰岩粉喷射混凝土的模拟喷射及性能试验,并对比单掺粉煤灰及复掺粉煤灰与凝灰岩粉的方案。试验结果表明:对比单掺粉煤灰方案,凝灰岩粉的掺入略增加喷射混凝土用水量,但有助于提高拌合物的黏聚性和密实性,降低喷射回弹。喷射混凝土试件满足C25W8F100的设计要求,与岩石的黏结强度在0.89~1.06 MPa,复掺粉煤灰与凝灰岩粉的混凝土强度值略高。研究结果拓展了凝灰岩粉在喷射混凝土中的应用,为新型矿物掺合料的开发与推广应用提供技术支撑。

喷射混凝土用无碱液体速凝剂的现状与发展趋势

喷射混凝土常用于隧道、矿山井巷、城市地下空间等施工场景,已成为复杂工程施工必不可少的一种混凝土。速凝剂作为喷射混凝土必不可少的外加剂,经历了高碱粉体和低碱粉体的速凝剂时代,目前,无氯低碱液体速凝剂已得到大规模应用。然而,实际工程对速凝剂产品仍在不断提出更高的要求,液体速凝剂正朝着无氟无氯无碱的方向前进,从而继续推出更好的产品。本文回顾速凝剂的历史进程和发展,着重讨论速凝剂的作用机理,硫酸铝型无碱液体速凝剂主要组分的演变及由此带来的产品研制难题和对水泥基材料性能的影响,并论述课题组在无碱液体速凝剂与水泥的适应性研究方面取得的成果。

二次加压对重型粉剂举高喷射消防车粉剂喷射效果的影响

针对重型粉剂举高喷射消防车粉剂喷射距离不足的问题,提出利用二次加压提升重型粉剂的喷射距离,并通过理论分析、数值模拟和试验研究分析了二次加压的位置、加压口数量和压力对举高喷射消防车粉剂喷射效果的影响和规律。研究表明,相比于直接提升主驱动气源压力,利用输运管道进行二次加压能更有效地减少气固两相流压损以提升粉剂的出口速度和射程。加压口位置对粉剂喷射射程有较大影响,而在臂架中部靠上的位置进行二次加压的粉剂喷射效果相比于臂架两端加压更好。粉剂喷射距离随加压压力增大而提高,以0.15 MPa在中部臂架进行二次加压可使粉剂的最大出口速度和粉剂有效覆盖率分别提升61.8%和28.4%,表现出最佳的喷射效果。

水/蒸汽喷射时刻对汽油机燃烧和排放影响研究

通过由试验验证的型号为LJ465Q汽油发动机热力学模型,研究了缸内水和蒸汽喷射时刻对发动机性能和排放的影响规律。结果表明,在发动机2000r/min及全负荷下,喷射质量为9mg,喷射压力为10bar,喷射时刻为(-110~-60)°CA时,水喷射工况输出功率随着喷射时刻滞后逐渐减小,功率最大可提高0.71%,燃油消耗率可降低0.74%,喷水后减少了局部高温和局部过浓区域,有助于明显降低NOx排放,其最大降低了66.3%,HC排放有所增加;过热蒸汽喷射工况输出功率随着喷射时刻滞后逐渐增大,功率最大可提高1.7%,燃油消耗率可降低1.8%,NOx排放量随喷射时刻增大而减少,最大降低了55.2%,HC排放降低了15.4%。综上,缸内蒸汽喷射相比于水对发动机性能和排放的影响效果具有一定优势。

木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程仿真及关键参数研究

【目的】以自主研发的木塑复合材料三维打印与胶黏(3DP)微滴喷射系统为基础,开展紫外线固化黏结剂(UV胶)微滴喷射过程的研究,优化喷射系统工艺参数和阀体结构参数,为木塑复合材料3DP工艺液滴铺展渗透研究提供数据支撑。【方法】对喷射阀撞针的位移特征、UV胶的流变特性进行测定分析,确定了影响木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程的喷射参数。采用有限元法对微滴喷射过程进行仿真,分析了微滴喷射过程中UV胶在喷嘴处速度、压力和质量流率的变化特征,获得了喷射参数对微滴喷射过程的影响规律。选取撞针速度、喷嘴直径、供胶压力为自变量,以液滴成形质量和主液滴速度为评价指标,开展仿真试验求解优化参数组。【结果】单因素试验得到了撞针速度0.3~0.9 m·s^(−1),喷嘴直径0.10~0.20 mm,供胶压力0.1~0.3 MPa,阀座锥角120°~130°的合理喷射参数范围。正交试验得到了喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素,供胶压力是影响液滴速度的显著因素,并获得最优的喷射参数组合为喷嘴直径0.10 mm,撞针速度0.9 m·s^(−1),供胶压力0.1 MPa、阀座锥角130°。【结论】建立了基于木塑复合材料3DP微滴喷射过程的VOF有限元模型,完成了喷射参数对微滴喷射影响的研究,获得了最优的喷射参数组合。

不同聚乙烯醇纤维掺量喷射防水混凝土的性能分析

为改善地铁车站深基坑施工中喷射防水混凝土的性能,掺入聚乙烯醇(PVA)纤维进行改性,并设计配合比制备不同PVA纤维掺量的喷射防水混凝土,分别进行抗碳化、抗冻性、抗渗性、工作性测试和强度检验。结果显示:掺入PVA纤维后,喷射混凝土的可喷射性得到提升,一次喷射厚度增加;在掺入质量分数为0.5%的PVA纤维时,喷射防水混凝土试件经300次冻融循环后的劈裂抗拉强度损失率低至0.4%;喷射防水混凝土的抗碳化性、抗渗性、流动性和抗压强度在掺入PVA纤维后均有所下降,但设计的试件抗渗等级依旧高于常规喷射防水混凝土,且养护28 d抗压强度仍符合规范要求,抗碳化性良好。

氢气喷射火特性教学实验设计

安全是氢气大规模使用的前提。为了研究氢气喷射火特性,自主搭建了喷射火实验系统,开展氢气喷射火特性实验研究。实验分析了氢气喷射火流量、火焰形状、中心温度及辐射场的变化随压力的变化规律。其中,对于火焰形状的分析,采用将图像转化为二值图的方法得出。结果表明,当压力降低16.95%时,火焰长度下降13.29%,火焰高度下降7.29%;压力保持1.02 MPa时,随着距离增加,中心温度平均减少70.10%;距离喷射口所在平面1.5 m处,辐射强度平均减少18.43%。通过氢气喷射火实验得出氢气意外泄漏下周围温度场、辐射场变化情况,可为实现氢气安全利用提供借鉴。

钢纤维喷射砂浆力学性能与流动度多因素正交试验分析

为探究基体因素对钢纤维喷射砂浆力学性能和流动度的影响,基于正交试验方法对砂浆试件进行了力学性能和流动度测试。结果表明:砂胶比(A)对劈裂抗拉强度的影响较大,对7 d抗压强度有一定的影响,对后期抗折强度影响特别显著;钢纤维掺量(B)对劈裂抗拉强度、前期抗折强度和前中期抗压强度的影响分别为特别显著、显著和不显著;速凝剂掺量(C)对7 d前抗压强度、中后期劈裂抗拉强度影响显著;粉煤灰掺量(D)仅对后期抗压强度的影响显著;前述四种因素掺量对流动度的影响均不显著。由层次分析法得到对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和流动度改善效果最佳的配合比分别为A1B3C3D1、A3B3C1D2、A3B3C3D1、A2B1C1D3,由功效系数法得到综合最佳配合比为A2B3C1D2。钢纤维在基体中起桥接与锚固加强的作用,速凝剂在水化过程中消耗大量的Ca(OH)_(2)并生成钙矾石,促使喷射砂浆早期强度迅速提升。

基于总安全系数法的喷射混凝土支护承载能力的试验研究

为验证总安全系数法中喷层的荷载结构模型及其安全系数计算方法,研制大型隧道结构模型试验系统,采取结构试验的方法,开展毛洞、不同厚度喷层以及二次衬砌的加载破坏试验。通过围岩和细砂材料的三轴试验明确模型试验中各材料的物理与力学参数,模拟毛洞、不同厚度喷层以及二次衬砌的加载破坏全过程,依据破坏状态明确喷层与二次衬砌的设计承载能力,试验中监测围岩应力应变、喷层内外侧应变和喷层位移,结合监测结果分析喷层与二次衬砌在承载过程中的变形特征与受力特征,明晰喷层与二次衬砌的承载机制,并与总安全系数法理论计算结果进行对比分析。结果表明:1)在试验断面条件下喷层受力状态为小偏心受压,喷层与围岩之间的粘结能有效传递剪力,从而减少了喷层的弯矩,有利于充分发挥喷层的抗压强度,同厚度情况下喷层的设计承载力要高于二次衬砌;2)试验得到的厚度为2 cm和4 cm喷层的设计承载力比总安全系数法理论计算结果分别大27.0%和22.9%,表明总安全系数法的喷层承载力计算模型是合理的,并具有合适的安全性。

高岩温环境下矿物掺合料对喷射混凝土强度和抗渗性的影响

针对高岩温隧道环境下喷射混凝土出现后期强度下降及耐久性劣化等问题,研究了80℃干热养护条件下不同矿物掺合料(粉煤灰、矿粉、硅灰)在单掺以及二元、三元复掺情况下对喷射混凝土长期强度稳定性、抗水渗透性能和抗氯离子渗透性能的影响,并通过分析硬化混凝土气泡结构参数揭示其提升机理。结果表明:单掺5%硅灰或复掺10%矿粉+5%硅灰可以明显改善喷射混凝土的长期强度稳定性及抗渗性,56 d抗压强度无倒缩,渗水高度分别降低至78、101 mm。三元复掺体系(10%粉煤灰+10%矿粉+5%硅灰)喷射混凝土的抗氯离子渗透性能最佳,其28、56 d氯离子扩散系数分别降低至6.4×10^(-12)、13.0×10^(-12)m^(2)/s。

特高压混合直流工程快速旁路保护用兆伏级SF_6间隙等离子体喷射触发特性及工程设计

在江苏白鹤滩±800 kV特高压混合直流工程中,受端交流侧三相接地故障穿越失败时,会在±400 kV柔直母线上产生高幅值过电压,严重威胁柔直阀组安全,而基于等离子体喷射的超快速旁路开关1 ms内将柔直母线快速接地保护柔直阀组是一种全新的解决方案。DC 400 kV触发间隙需满足高耐压(>1.2 MV)、低工作系数(<5%)、短延时(<1 ms)、大通流等严苛要求,而如何实现高气压、长间隙的可靠触发导通,并提出工程化设计方案是关键难题。为此搭建了增强型等离子体喷射触发间隙导通研究平台,重点研究触发电压、气压、间隙长度以及工作系数等关键影响因素对SF_(6)触发间隙导通特性的影响规律。结果表明,提升触发电压可显著提升触发导通概率、降低触发延时,但存在一定的饱和现象;在固定的工作电压下,随气压或间隙长度的增加,工作系数显著减小,导致触发延时骤增且导通概率急剧减小;在相同工作系数下,高气压短间隙的触发导通性能更强。据此提出满足特高压混合直流工程400 kV柔直母线快速接地用DC 400 kV间隙开关,间隙采用复合外套单间隙结构,轮转型触发腔设计实现多次触发。研制了触发间隙试验样机(间隙距离为10 cm、压强为0.5 MPa的SF_(6)),其雷电耐压>1250kV,临界可触发电压<50 kV,导通时延<0.5 ms。该研究结果为特高压混合直流输电系统中柔直阀组快速保护用兆伏级SF_6触发间隙工程应用提供了理论支持和工程初步设计方案。

封闭舱室动态泄放氢喷射火焰行为及关键参数的试验研究

为了研究封闭舱室内动态泄放氢喷射火焰形态、火焰高度、氧气体积分数、火焰上方中心线温度和侧壁气体温度的变化规律,开展了一系列封闭舱室氢喷射火试验。试验采用相机拍摄火焰形态,采用氧浓度传感器、热电偶测量舱室内指定点氧气体积分数和温度。试验结果表明,封闭舱室动态泄放氢喷射火焰形态演变过程分为氢气控制的喷射火和氧气控制的喷射火两种类型。前者的火焰演变过程分为四个阶段,即增长阶段、衰减阶段、升高阶段和熄灭阶段;后者的火焰演变过程分为三个阶段,即增长阶段、衰减阶段和自熄灭阶段。两种类型氢喷射火的氧气体积分数下降趋势明显不同。氢气控制的喷射火的氧气体积分数变化呈先近似线性下降再缓慢下降趋势,而氧气控制的喷射火的氧气体积分数呈近似线性下降趋势。同时,两者最小平均氧气体积分数与喷射压力呈线性下降趋势。舱内火焰上方中心线温度和侧壁气体温度变化的总体趋势大致相同,但氧气控制的喷射火温度下降过程中会出现明显的中断现象。喷射压力对封闭舱内氢喷射火作用下最大温升有显著的影响。基于本试验条件,建立了封闭舱室火焰上方中心线最大温升预测模型。

黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度及表面质量影响因素的研究进展

黏结剂喷射因具有低成本和可控性优势而在陶瓷型芯的制备中得到广泛的应用,但制备陶瓷型芯的抗弯强度、尺寸精度和表面质量一般较低,而这些不足可以通过改变制备工艺参数来进行改进。综述了粉末、黏结剂、成形工艺和后处理工艺这4个方面的参数对陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的影响,提出了提高黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的未来发展方向。

喷射策略对RCCI燃烧影响的试验

为了分析不同喷油策略对反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃烧着火性能与燃烧性能的影响,使用汽油和柴油/加氢催化生物柴油(hydrocatalytic biodiesel,HCB)在光学发动机内进行了试验研究.结果表明:柴油/汽油RCCI燃烧较HCB/汽油需要的进气温度高,着火延迟期也较高,随着进气温度的增加,燃烧相位提前,着火延迟期减小;当柴油所含能量与燃料循环总能量之比从30%提高至40%时,缸内压力升高,进气温度对燃烧的影响减小;在HCB/汽油RCCI燃烧模式下,HCB喷油时刻从进气上止点后的曲轴转角-30.0°延迟至-20.0°后,燃烧过程对进气温度的敏感度降低;在光学发动机试验中,采用较高的进气温度有利于更好地实现RCCI稳定燃烧,但进气温度低于30℃时,可以通过推迟高活性燃料喷射时刻或提高高活性燃料质量分数来实现稳定着火燃烧,达到控制燃烧相位的目的.

喷射混凝土围岩复合体受压力学特性及本构模型

为探究喷射混凝土围岩复合体受压力学特性,结合三维数字图像相关技术,针对4种不同喷射混凝土围岩复合体试件开展了单轴受压试验,探究了纤维和岩石种类对复合体破坏模式和受压性能的影响.基于Weibull统计损伤理论,构建了适用于复合体的受压应力应变本构模型.试验结果表明,不同围岩基复合体破坏模式存在显著差异,但微裂缝均先从喷射混凝土中发展.破坏时,围岩部分表现单一裂纹模式,而喷射混凝土部分呈现多裂纹扩展状态.4种复合体峰值强度均高于单一喷射混凝土破坏强度,且砂岩基复合体的峰值强度均高于花岗岩基复合体,平均高出5.55%.同种围岩条件下,纤维增强喷射混凝土复合体强度会存在轻微降低,较普通喷射混凝土复合体平均下降1.95%.此外,所建本构模型计算结果与试验数据吻合较好.

基于夹点的带喷射器CO_(2)热泵系统性能分析

为了研究带喷射器的跨临界CO_(2)内部过冷热泵系统(TCISE),基于夹点建立了TCISE的热力学模型,分析了冷却水进出水温度及流量对系统性能的影响。研究表明:冷却水进水温度从25℃降低到15℃时,最优高压压力从9.3 MPa降至8.8 MPa,降低了5.4%,最大COP从3.83提升至4.27,提高了11.49%;TCISE存在临界冷却水出水温度和临界冷却水质量流量,当冷却水进水温度一定时,在出水温度低于临界出水温度或质量流量高于临界质量流量时,系统COP保持不变。