坚硬顶板磨砂射流轴向切顶初次放顶应用研究

为了实现坚硬顶板的初次放顶,宽沟煤矿通过开展现场工业性试验确定磨砂射流割缝、压裂关键技术参数,设计并开展了扩面磨砂射流轴向切顶初次放顶工程,利用水压仪、钻孔窥视和出水现场观测等方法进行实施过程监控,利用微震监测、支架压力监测、煤体应力监测和顶板垮冒观测等方法进行回采过程的效果检验。研究结果表明,通过控制割缝压裂的作用压力、作用时间、用砂量等主要技术参数,完成了割缝半径200 mm、割缝长度300 mm的裂缝,压裂半径5 m和10 m的工业性试验;扩面初放实施结果验证了整个扩面顶板缝网导通,表明了该技术工程实施过程的有效性、可靠性;扩面后回采过程效果检验分析表明,采用磨砂射流轴向切顶进行顶板初次放顶同期垮冒情况基本达到了传统爆破初放切顶的效果,顶板对工作面煤壁的作用得到明显改善,工程实施过程使煤体发生2.9 MPa的应力降,扩面回采期间,煤体应力集中程度得到显著改善,煤体应力未再形成应力集中,起到了良好的卸压效果。

轴向射流对旋流管状火焰传热影响的实验研究

为了探究轴向气体流动特征对旋流管状火焰传热性能的影响,在实验中引入轴向喷出的N;作为稀释剂。研究了不同的轴向流量、喷嘴孔径及喷孔数量下的火焰结构及传热规律,重点分析了不同流动条件下管状燃烧室内火焰径向传热的温度分布特征。分析结果表明:旋流管状火焰能将一定量的气体工质快速升温至1 000℃以上;随着轴向稀释气体流量的增加,火焰根部被吹离切向入口,火焰锋面向燃烧室下游移动,导致火焰根部温度显著降低,而且最高温度区域也向下游移动,最高温度值也有所降低;随着喷嘴孔径的增大,火焰锋面位置无明显变化,而火焰根部向喷嘴侧移动,且相同轴向位置的径向温度更高,即喷嘴孔径的增加有助于对轴向气流的快速加热;在当前实验条件下由于受到空间限制,喷孔数量的变化对火焰位置与温度分布无明显影响。

NPJ-1型高效破岩脉冲射流轴向冲击器研制

冲击器是提高深井机械钻速的主要井下工具。针对冲击器核心部件易损坏,寿命短,提速效果不明显等问题,设计了NPJ-1型高效脉冲射流轴向冲击器。该工具通过水力调节机构使钻头在旋转的同时产生纵向振动,可显著改善钻头与井底附近岩石的受力状况,有效提高机械钻速。通过数值模拟分析,室内强度试验、原理试验,该脉冲射流轴向冲击器工作原理正确,结构简单、可靠,明显提高了钻井速度,且使用寿命长。

用轴向射流控制法减弱锥形扩散管中运动涡带引起的压力脉动

部分负荷工况下运行的混流式水轮机经常受到转轮下游尾水管直锥段内螺旋涡流运动（称为涡带）的影响。由此运动螺旋涡带引发的不稳定压力场导致了压力脉动。本文研究了一种简单而有效的减弱涡带的方法，即轴向射流控制法。在Timisoara工业大学（UPT）-复杂流体工程系统国家中心（NCESCF）试验台，对轴向射流控制法减弱涡带进行了试验研究。在该试验台的测试装置中得到了伴随运动涡带的涡流。不稳定压力通过两个齐平安装在测试部件锥形扩散管壁上的传感器进行测量。在有射流控制和无射流控制两种情况下，得到了S1和S2两个测试截面处的不稳定压力的傅里叶频谱图。计算了压力恢复系数和相对均方根压力脉动系数，用以验证射流控制法的有效性。结果，锥形扩散管壁由运动涡带引起的压力脉动得到减弱甚至完全消除。根据我们的试验研究，10％的流量射流将得到最大的压力恢复并且无压力脉动。但是为了在水轮机中有效的应用射流控制技术，必须考虑一种流动反馈方法。

基于旋转射流的PDC钻头的优化设计

现有的定向PDC钻头主要采用轴向射流技术,轴向射流在工作中存在一些缺陷,会导致机械钻速下降,影响破岩效率,加速钻头磨损,降低钻头寿命。本文研究了PDC钻头的水力结构,提出利用高压旋转射流清除岩屑的思路,并针对中心喷嘴和冠部流道进行了一系列创新设计,较好的解决了传统PDC钻头效率低、寿命不高的难题。

200 t转炉交错氧枪设计优化研究

以200 t转炉5孔氧枪为原型,优化设计内外喷孔相同倾斜角度下不同流量配比的交错氧枪。基于射流特性仿真研究,通过数值模拟方法,分析交错氧枪喷头射流特性与传统5孔氧枪的不同,探讨内外孔流量比变化对氧枪射流轴向速度衰减和有效冲击面积的影响规律。结果表明:交错氧枪内孔射流轴向速度大于传统氧枪,外孔的轴向速度与传统氧枪相近,但交错氧枪的有效冲击面积较大;交错氧枪喷头射流随内外空流量配比呈现非线性变化,内外孔倾斜角分别为12°和16°时,流量比分别为60%和40%时轴向速度和有效冲击面积较大。