脉冲气举用自振空气射流研究

为了探究自激振荡空气射流发生机理以及最佳结构参数和运行参数,基于流体自激振荡原理,以Helmholtz共振腔作为物理模型,着重分析了自激振荡脉冲空气射流的关键影响因素;利用FLUENT软件对自激振荡脉冲空气射流内外瞬时流场进行数值模拟,获取其流动特性;通过试验得到了在不同长径比L/d1和不同工作压力下,自激振荡空气射流的压力脉动特性。结果表明,试验结果与数值仿真结果吻合良好;长径比与工作压力共同影响射流脉冲效果,减小工作压力将导致能量交换能力变差,削弱射流振荡效果;当工作压力为0.4 MPa时,射流流速大,剪切层卷吸率高,脉冲效果最好;长径比存在一最佳值,使得射流振荡效果最好,当L/d1=7.5左右时,射流的脉动效果最佳。研究结果可为自振空气射流应用于脉冲气举效率提升提供参考。

水射流强化疏浚用气力泵提升性能的试验研究

为有效消除底泥对水库的淤积影响,避免底泥对水体的二次污染,创新一种螺旋气力泵新型结构,提出脉冲水射流与气力泵一体化清淤新思路,以提高清淤气力泵提升性能。研究不同喷嘴数量、分布方式对气力泵疏浚特性的影响,并将研制的样机用于工程实践。结果表明:水射流喷嘴的引入对气力泵系统扬水量J_(L)影响较小,却可极大的提高扬固量JS;喷嘴可起到解除底部压持效应之功效,使得底部流场脉动,固体表观流速得到大幅提升,使得颗粒易于启动;喷嘴需采用非均匀分布方式,但不能过分“偏心”,不然易引起动压持效应,致使气力提升性能降低;浸入率γ对气力泵疏浚性能影响较大,随着浸入率γ的增大,扬水量J_(L)和扬固量JS均有较大提升,尤其是扬固量峰值相比无喷嘴工况提高了10倍之多。实验室和工程现场试验均验证了气力泵浸入率越大,疏浚效率越高,特别适用于深水疏浚的结论,与理论一致。

钻孔水力开采用气力提升装置模型的建立及实验研究

气力提升装置由于其效率过低而致使相关优点得不到充分发挥,限制了其应用范围。为进一步提高其对固体颗粒输送的能力,通过改进传统气举的结构,采用喷射器式气举来提高气举的气力提升性能。基于伯努利方程获得了对气力提升装置管内各相运动描述的理论模型。实验结果表明:喷射器式气举与传统气举特性曲线变化规律基本一致,理论模型与实测结果对比,其相对误差在7%以内,理论值与实测值吻合较好,且前者对提升效果的增强作用整体优于后者,尤以在较高气量值下最为显著;在γ=0.42和QG=8.8 m3/h处,前者最大排沙量为后者的2倍。

气举用振荡脉冲射流破碎器的研究

本文着重研究了气举用振荡脉冲射流破碎器在淹没条件下的动态特性、冲蚀特性和现场试验情况。实验表明在淹没条件下振荡脉冲射流不仅具有强烈的动态脉动冲击特性 ,而且具有波动的径向流动 (附壁流动 )。在相同条件下振荡压力能破碎连续射流所不能破坏的土岩 ,而且能产生波动上举力 ;波动的径向流动使作用在破碎的土岩颗粒上的升力增大 ,使作用在土岩颗粒上的上举力大于压持力 ,导致土岩颗粒易于流动。在气举上使用脉冲射流喷嘴 ,其轴吸浓度稳定 。

水射流喷嘴增强气力提升性能的实验研究

在钻孔水力开采过程中,井底对岩屑产生的压持效应易导致气力提升系统输送能力减弱。为此,采用与实际作业相近的槽内供砂方式并引入水射流喷嘴研究其影响系统性能曲线及临界工况点的机理及规律。结果表明:水射流喷嘴数量N=3时就可消除槽底压持效应,起到大幅提高颗粒质量流量与提升效率之目的,之后则随其增加又对气力提升性能影响甚微。水射流喷嘴分布的非均匀性过高与过低均不利于增强气力提升性能。此外,水射流喷嘴在气举头埋入砂层(即气举头底部至砂床表层距离H<0)后可显著提高颗粒质量流量与提升效率。临界输砂研究结果表明,水射流喷嘴未影响排水时的临界气量值Q_G,L,但却导致输砂临界气量值Q_G,S及与之对应的临界水流表观速度J_L,c_(ri)因压持效应得到解除而大幅减弱,而后则随N增加仅微量减小。实测值J_L,c_(ri)在H=0与理论模型中临界水流速度的计算值u_(Lcri)极为接近,但随H加大两者差异升高。

三峡库区疏浚及清淤用机电一体化成套气举装置

作者提出采用气举装置和自激振荡脉冲射流相结合的机电一体化成套疏浚和清淤装置来完成三峡库区疏浚和清淤。提出了实施的具体方案和现场工业性试验结果 ;建立了气举装置的物理和数学模型 ,探讨了自激振荡脉冲射流破碎器的机理。工业现场实践表明 。

水下开采提升气举机电装置的特性及应用

介绍了水下开采提升用气举机电装置的工作原理,对自激振荡脉冲射流破碎器的性能、气举提升特性和临界水流速度进行了分析,并介绍了气举的应用情况。滨海砂矿开采和钻孔水力采矿的实际应用表明,脉冲射流破碎器具有很强的水下破碎和搅拌能力,大大提高了气举的工作性能,气举机电装置简单、高效、具有较高的综合技术经济性能。

滨海砂矿开采新方法的研究

提出了一种用气举和自激振荡脉冲射流相结合的方式开采潜水层滨海砂矿的新方法。研究了气举的数学和物理模型，探讨了自激振荡脉冲射流作为气举装置破碎器的可行性。理论和实验表明：自激振荡脉冲射流不仅能破碎水下土岩层，而且能松散砂矿颗粒，使砂矿颗粒易于进入气举吸头。

用于疏浚江河湖泊的新型高效工具研究

提出了用气举和自激振荡脉冲射流破碎器清淤的新方法 ,分析了气举和自激振荡脉冲射流的基本原理及脉冲射流在水下的动力特性。理论和实验表明 :在水下 ,振荡脉冲射流不仅能很好地破碎和疏散淤泥、土岩 ,而且为它们进入气举吸口提供了良好的周边环境。气举装备没有运动件 ,密封简易 ,不污染水质 ,既可用于湖泊、江河等的清淤 ,又可用于开挖管沟和海洋采矿 。

滨海砂矿开采用气举和振荡脉冲射流的研究

提出了一种用气举和自激振荡脉冲射流相结合的方式开采潜水层滨海砂矿的新方法。研究了气举的物理模型 ,探讨了自激振荡脉冲射流作为气举装置破碎器的可行性。理论和实验表明 :自激振荡脉冲射流不仅能破碎水下土岩层 ,而且能松散砂矿颗粒 ,使砂矿颗粒易于进入气举吸头。

常泰长江大桥5号墩沉井基础下沉取土装备研究与应用

常泰长江大桥主桥为跨度1176 m的双层钢桁梁斜拉桥,该桥5号墩采用沉井基础。沉井为钢壳内填充混凝土结构,采用两端为圆端型截面、台阶型的新颖结构设计形式,是世界上最大水中沉井基础。根据施工要求,内、外井孔泥面需形成台阶,沉井下沉过程中需穿透粉质黏土层、砂质胶结层等硬质土层。为解决有关问题,研发了自动化气举取土集群控制系统、机械臂水下定点取土机器人,实现了井孔内高效取土与刃脚盲区取土全覆盖,引入高压旋喷、气水复合射流破土方法,有效解决了节点及隔墙处取土难题。沉井日均下沉量达到45 cm,平稳、高精度下沉至设计标高。

从影响承载力角度探讨水冲气举法沉桩施工控制

本文就水冲气举法辅助沉桩施工对单桩承载力的影响因素进行分析,探讨为消除这些影响因素的施工控制方法,为工程实践提供参考。

喷水织造聚丙烯酸酯废水生物处理生产性试验研究

为高效、经济地处理喷水织造产生的聚丙烯酸酯废水,采用螺旋对称流厌氧反应器(SSSAB)和气升式涡旋流好氧流化床反应器(AFB)联合处理工艺对其进行研究。结果表明:该工艺具有高效性,出水化学需氧量(COD)达到GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》间接排放标准,pH值和氨氮(NH 3—N)质量浓度达到直接排放标准,出水pH值为7.84左右,NH_(3)—N为5.73 mg/L左右,COD、NH_(3)—N的平均去除率分别为86.71%和76.56%,其中SSSAB和AFB的COD平均去除率分别为67.83%和49.45%,平均COD容积去除负荷分别为1.30和0.15 kg/(m^(3)·d);该工艺还具有经济性,能适应较大浓度负荷冲击,成本低、占地少,运行成本(以水量计算)为0.454元/t,占地面积(以水量计算)1.13 m^(2)/t,属于低能耗的集约型废水处理工艺。

水下振荡脉冲射流气举破碎器的研究

探讨了振荡脉冲射流作为气举破碎器的可行性。理论和实验研究了在淹没条件下振荡脉冲射流破碎硬土岩层和松动矿床的动态特性。振荡脉冲射流不仅能有效地破碎水下粘土层、松动矿床砂粒,而且能产生脉冲上举力,促使砂粒快速地进入气举吸头,气举速度以及气举管中砂粒浓度明显增大。