Fundamental Study on Laser Spraying Phenomena——Analization of axisymmetric jet field

This paper theoretically analyzed the jet field of laser spraying method of coaxial type.The results that were got by means of analyzing the model of axisymmetric turbulent jet field showed that jet field consists of two parts,flow developing region and fully developed flow region.In flow develop- ing region exists a potential core region of a constant initial jet velocity.Using π theorem,we have got the relations of u_m∝C(1/x)and b∝x,and the form that velo city distribution has series solution of Tollmien type.This paper provides theo- retical basis for nozzle design,choice of spraying conditions and explanation of spraying phenomena of laser spraying method.

Experimental and Theoretical Studies of Spraying System of the Swirl-liquid Jet

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镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂(activated combustion-high velocity air fuel,AC-HVAF)过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明:在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。

柴油发动机燃油跨/超临界喷射特性数值仿真

针对柴油发动机工作条件下喷雾特性变化复杂的问题,利用计算流体动力学软件CONVERGE,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法进行跨/超临界柴油机燃料正庚烷的射流喷雾特性仿真分析,对LES中湍流亚格子模型进行深入研究,并从质量分数、密度和温度三方面对比跨/超临界射流的喷雾特性。研究结果表明:随机湍流分散模型开启会使喷雾贯穿距的预测值更接近试验值,当湍流分散系数c_(ps)=0.16时模型预测的贯穿距比c_(ps)=0.05更加贴合试验的结果;跨临界射流存在更加类似于液态的区域,升温时从环境吸收更多热量;与跨临界射流相比,超临界射流喷雾的温度扩散更加迅速,并且喷雾前端温度接近环境温度;跨临界射流中类似液态区域形成了较大的密度分层,抑制喷雾扩散,超临界射流喷雾外层的絮状结构比跨临界射流出现得更早,絮状结构范围更大,径向扩散作用更强;两种状态下温度、密度和质量分数分布呈现一定的对应关系,即温度、质量分数和密度都在中心轴线靠近喷油器处最大,随着轴向距离和径向扩散的增大而减小。

HEPJet等离子喷涂Al_2O_3性能试验研究

研究了新开发的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet-HighEfficiencyPlasmaJet)的射流特性,及所制备的Al2O3陶瓷涂层的结合强度、显微硬度和孔隙率等性能以及显微结构,并与一种普通等离子喷涂系统进行了对比试验研究。结果表明,HEPJet系统制备Al2O3涂层的性能及显微结构明显优于普通等离子喷涂的Al2O3涂层。

冲压发动机燃烧室超声速来流横向喷雾轨迹预测模型及动态特性分析研究

为探究超声速来流下圆柱横向射流轨迹及喷雾动态特性,在宽来流马赫数(Ma=1.50,2.02,3.09)条件下开展了不同喷嘴直径与喷注压力的煤油喷雾试验,通过纹影系统捕捉射流图像并进行外边界拟合与频谱分析。建立了考虑射流前激波效应的穿透深度预测模型,最大与平均相对误差较先前的预测模型分别下降约36%和19.1%。通过快速傅里叶变换分析,发现喷雾所受扰动以低频波为主,同时伴有时间特征较为复杂的波动。本征正交分解分析结果证明,喷雾表面同时存在高低频扰动,但低频波占据主导地位,高频波能量较低可被忽略,对应了快速傅里叶变换分析结果;低频波频率与来流有效韦伯数有关,有效韦伯数增大会使波长减小,当喷雾前端的来流速度差别较小时,频率就会增大。

高燃压中型运载火箭发射地面低高度排导技术

综合高燃压中型运载火箭高密度发射燃气流地面排导需求及烧蚀风险分析,提出基于地面双面导流装置与高位挡流墙结合的地面低高度排导技术方案。利用火箭发射燃气动力学研究总结的燃气流膨胀特性以及导流型面设计方法,解决了地面低高度排导技术涉及的地面导流装置导流型面气动设计以及尺度控制两个关键问题。地面低高度排导技术方案设计与燃气流场瞬态仿真多轮叠代,实现了燃气流排导烧蚀范围合理控制,避免了燃气流低高度排导烧蚀反溅影响箭体。地面低高度排导技术采用专利支撑的喷水冷却防护方案实现高燃压中型运载火箭发射燃气流强烧蚀环境发射系统、发射设施综合防护。基于喷流缩比试验相似性控制方法研制了1∶10比例喷流缩比试验系统,通过喷流缩比试验验证确认高燃压中型运载火箭发射燃气流能够实现地面低高度安全、顺畅排导,同时与发射台、导流装置结构融合的阵列喷水方案能够行之有效解决高燃压中型运载火箭地面低高度排导强烧蚀难题。

硬质黏土淹没射流冲刷试验研究

近年来自吸式管道排沙系统以其省水、高效、廉价等优势,逐渐成为水库清淤的主要措施之一,然而在遇到土颗粒较细、淤积历时较长的硬质黏土时,它的清淤效果下降明显。为了探究硬质黏土的破土机制和起动影响因素,采用模型试验的方法,选取一种黏性泥沙,通过负压固结的方式制备硬质黏土样,然后进行了不同出口流速、喷嘴尺寸和射流靶距的直立淹没射流试验。试验结果表明,鉴于土样存在黏性,其受冲刷破土机制与无黏性土存在较大差异,冲坑发育过程存在一定的随机性和自相似性,并且射流冲刷效率与射流出口流速和喷嘴尺寸成正比、与射流靶距成反比,同时射流靶距对冲刷坑形态的影响最为明显。

超临界CO_(2)射流混合器喷嘴的模拟优化设计

提出了一种超临界CO_(2)射流混合器并建立射流模型,通过CFD模拟优化喷嘴结构和射流工况,最终确定涂料和超临界CO_(2)的最优混合效果。曲面响应分析法结果表明,各因素对射流破碎段湍动能的影响程度由大到小依次为压力、温度、喷射锥角。湍动能随压力的升高先减小后增大,随温度的升高而增大,随喷射锥角的增大先增大后减小。结合实际喷涂条件,在10 MPa、60℃条件下,从18°喷嘴锥角射出的超临界CO_(2)可在射流破碎段产生大于3000 m^(2)/s^(2)的湍动能。该研究结论可为超临界CO_(2)射流混合器的优化设计提供理论指导。

自动跟踪定位射流灭火系统电气设计探讨

结合相关规范要求,分析自动跟踪定位射流灭火系统的探测、控制、联动等应用特点,指出在电气设计中容易忽视的部分,同时对系统线缆选型的安全性进行探讨,并对实际系统的技术应用提出总结和建议。

D-jet喷嘴几何参数对超音速喷射流场的影响

以D-jet型喷嘴为研究对象,采用计算流体动力学方法对超音速火焰喷涂过程的火焰流进行数值模拟,研究喷嘴几何参数的变化对火焰喷射流的影响.研究发现,平行管的直径较短时,火焰的速度较高但温度较低;直径较大时,则刚好相反.当平行管长度为6,mm和10,mm时,火焰的温度可以达到4,000,K,但燃烧气流的速度较低;当平行管直径为8,mm时,火焰的速度较高而温度较低.扩展角影响气体的膨胀,对火焰流的速度和温度影响较大.扩展角小于1°时,气体流动速度低,不能形成超音速流动.

煤层钻孔孔口处除尘设计与试验研究

为解决碎软煤层干式钻进施工过程中粉尘污染严重的问题,采用多级湿式除尘技术,并基于气水射流泵喷雾除尘原理,研发了一种新型煤层钻孔孔口除尘装置。通过数值模拟对除尘装置的结构参数进行了优化,并在中煤平朔小回沟煤矿开展了现场试验。结果表明,煤层钻孔孔口除尘装置二级除尘单元的最优喉嘴距为180 mm。煤层钻孔孔口除尘装置一级除尘单元的喷嘴角度选择95°最为合适,可实现集尘罩内全空间覆盖。供气压力0.6 MPa、供水压力0.3 MPa为二级除尘单元的最佳工作参数,该气水压配比下钻孔下风侧15 m内除尘效率可达到87.5%。在煤层钻孔孔口除尘装置采用二级湿式除尘并连接瓦斯抽采系统时,钻孔下风侧15 m内除尘效率达到了90.1%,此除尘模式可有效改善钻孔施工作业环境。

不同等离子气比例对PS-PVD射流及涂层结构影响研究

等离子物理气相沉积(PS-PVD)一般采用高氦气流量和高喷枪输入功率的工艺,获得具备优异性能的柱状/准柱状结构热障涂层。研究了低氦气流量和低喷枪输入功率条件下,沉积位置对应等离子射流中心的能量变化规律,及对涂层微结构的影响。结果表明:采用适配工艺优化的氧化锆粉体材料,在90 L/min等离子气总流量条件下,Ar/He体积比从1∶2调整至2∶1,氦气流量降低,均能获得准柱状结构涂层。Ar/He体积比1∶1条件下射流能量最高,此时He对等离子射流收束作用减弱,制备涂层的柱状晶厚度降低、柱状晶间冷凝颗粒增多,涂层沉积效率明显降低;总气流量120 L/min,Ar/He体积比2∶1,可获得液相沉积为主的致密涂层结构。结合各元素特征峰的光谱分析结果,ZrⅠ特征峰强度在Ar/He体积比1∶1条件下最高,之后随着Ar/He体积比降低,He对等离子射流气相的约束及对等离子射流的能量场的综合影响决定了涂层微结构特性。

喷射速率及障碍物对多侧受限火焰特征影响试验研究

为研究多侧边界限制下的水平喷射火焰形态,通过燃气喷射燃烧试验,设定喷射速率为1.04~6.25 m/s,喷射孔与障碍物的间距为0.05、0.10、0.15、0.20 m,研究不同工况下的火焰扩散行为,并基于图像处理技术得到火焰高度,分析喷射速率和孔-板间距对受限水平喷射火特征的影响。结果表明:随喷射速率增加、孔-板间距增加,火焰高度减小;喷射速率较小且孔-板间距较大时,火焰扩散主要受浮力控制,火焰未填充整个受限空间横向区域。喷射速率较大且孔-板间距较小时,火焰撞击壁面沿撞击点上下扩散,火焰延伸高度较大。采用耦合喷射速率、孔-板间距与火源功率的无量纲参数建立无量纲火焰高度预测表达式,使其适用于三侧受限水平喷射火高度计算。

船用微引燃甲醇发动机喷油器参数对燃烧和排放特性的影响

[目的]为改善大功率船用发动机燃烧、性能及排放,采用柴油微喷引燃甲醇喷射方式,研究发动机缸内燃烧和排放特性。[方法]基于一台大缸径船用ACD320中速柴油机,建立柴油微喷引燃甲醇发动机三维仿真模型,研究喷油器参数(喷孔数与甲醇喷雾夹角γ)对大缸径船用甲醇发动机燃烧性能与排放特性的影响。[结果]研究结果表明:随着喷孔数的增加,缸内甲醇雾化效果较好,使缸内工质混合较充分,CA50提前,燃烧持续期缩短,获得了较高的指示热效率和较好的燃油消耗率,并有助于降低碳烟排放,但会导致NO_(x)排放量升高。但随着甲醇喷雾夹角的增大,指示热效率增大,能够获得较好的燃油经济性和较低碳烟排放量。当甲醇喷雾夹角位于柴油喷雾夹角时(γ>60°),缸内火焰传播速度较快,指示热效率较大,燃料燃烧较充分,获得碳烟最低排放量和最优燃油消耗率。[结论]分析结果可为发动机喷油器布置提供了理论依据。

喷洒型自动射流灭火系统设计参数的技术分析与探讨

针对《自动跟踪定位射流灭火系统技术标准》(GB 51427-2021)的相关条文,通过与《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2017)标准的对比,对喷洒型自动射流灭火系统的设计流量、喷洒型灭火装置的布置间距等方面进行了分析探讨,提出喷洒型自动射流灭火系统可以按作用面积方法计算确定系统设计流量,并采取相应的设计保证措施;计算推导出喷洒型灭火装置与端墙的最大距离,为喷洒型自动射流灭火系统设计提供参考。

成品油罐水射流清洗及水处理一体化工艺研究

针对现有清洗设备存在体量庞杂、清洗功能适配性差、清洗产生的含油污水难以处理达标等问题,提出一种由射流清洗、负压抽吸、多级过滤、油水分离、循环清洗等流程组成的成品油罐水射流清洗及水处理一体化工艺,开展了清洗喷枪设计,配套负压抽吸及清洗泵送系统以及油水分离系统,完成成品油罐清洗成套设备研制。水射流清洗及水处理试验效果良好,实现了25~10000 m^(3)各种结构类型的成品油罐高效、安全清洗。研究成果可为各类成品油罐无人进罐清洗提供工程方案和理论设计依据。

某会展中心项目二期工程水系统设计优化分析

给排水系统设计是大型会展工程设计的重点和难点之一,系统的优劣直接会影响会展后期运营、使用及维护。将某大型国际会展中心项目二期工程的给排水及消防系统,与一期系统进行对比,总结了大型会展项目在给排水及消防系统上的给排水系统设计原则和思路,采用大空间消防炮灭火系统和地埋式消火栓对展厅进行保护,并设置成品展位箱作为布展接口。

反冲式喷杆结构参数对自旋性能的影响研究

针对反冲式喷杆结构参数设计缺乏理论支撑的问题,建立了高压水射流对喷杆反作用扭矩的数学模型和仿真模型,并通过对比分析数学模型和仿真模型的计算结果,研究了反冲式喷杆的内壁半径、斜孔孔径、斜孔数量等结构参数和进口高压液流量对反冲式喷杆反作用扭矩的影响,同时通过试验验证了数学模型和仿真模型计算结果的准确性。

高压旋喷桩在公路养护中的应用

G22青兰高速公路平定段、G30连霍高速宝天(天水过境)段及G70福银高速凤长段通车运营多年,部分路段发生较为严重的路基沉降病害。经调查研究,最终采用高压旋喷桩对沉降严重路段进行加固,加固处理完成一段时间后,再次对路基进行沉降检测,其沉降值满足要求,证明高压旋喷桩对路基沉降处治效果明显。