Influence of long and short guide vanes on hydraulic performance of water-jet pump

Different guide vane structures will affect the flow inside the pump,and then affect the transformation of the pressure energy and kinetic energy,and change the velocity distribution of the pump outlet.In order to study the influence of long and short guide vanes on the water-jet pump,on the basis of conventional design,eight schemes of guide vane with different vertical heights were designed in the method of computational fluid dynamics for numerical calculation,the performance curve of water-jet pumps with different long and short guide vanes was obtained,and finally the influence of different guide vanes on hydraulic performance and internal flow was analyzed.The results show that all of schemes reducing the height of blade can improve the head and efficiency.In the schemes reducing the height on the shroud,the guide vanes that the height of the blade is equal to the height difference between hub and shroud in impeller have the highest head and efficiency.In all schemes decreasing the blade height,with the increase of the height difference,the velocity increases gradually and the distribution of turbulence kinetic energy becomes more reasonable in the guide vane outlet.The schemes reducing the height on the hub have more reasonable distribution of velocity and turbulence kinetic energy according to schemes reducing the height on the shroud.The guide vanes of long and short blades can be used to stagger the position of the diffusion flow generated by adjacent blades,which can reduce the effect of the velocity circulation and make the flow of the outlet position more stable.

柳州2022年6月极端“龙舟水”持续暴雨过程分析

利用FNL再分析资料、高空和地面观测资料、区域气象站雨量资料,对柳州市2022年6月16—22日的极端“龙舟水”持续暴雨过程进行分析,用统计分析等方法研究持续暴雨过程的特点,用天气学诊断分析等方法研究持续暴雨的成因机制。结果表明:此次持续暴雨过程极端性强,其中3、6、12 h最大降水量均突破柳州市有气象记录以来的历史极值,1和24 h最大降水量居历史第2位,且夜雨明显,具有暖区暴雨的特征。500 hPa短波槽是此次持续暴雨高层重要的动力强迫系统,短波槽周期为24 h左右,基本规律是夜间影响、白天移出,造成柳州降水夜强昼弱的特征。850 hPa强盛的西南气流为暴雨发生提供了源源不断的水汽输送,长时间维持的深厚湿层为持续暴雨、极端暴雨提供了较好的湿度条件,同时850 hPa西南急流在白天减弱、夜间增强这种时间上的脉动,又为气流的辐合上升创造了较好的低层动力条件,是暖区暴雨的一种重要触发机制。该研究揭示的500 hPa短波槽24 h周期变化、850 hPa西南急流夜强昼弱的时间脉动,是造成柳州暴雨持续和夜雨特征的重要触发和维持机制,为今后预报持续暴雨提供了较好的理论支撑。

淤泥填海地层盾构近距穿越既有隧道变形控制

研究目的:为保障淤泥填海地层中新建盾构隧道小净距上跨既有隧道施工过程,以及运营过程中隧道变形控制需求,本文基于深圳地铁5号线上跨既有11号线隧道工程,采用数值模拟对软弱地层加固方案进行比选,提出相应的变形控制措施,并结合施工过程中的变形监测验证加固方案的可靠性。研究结论:(1)提出了基于提高隧道长期抗变形能力的地层旋喷桩加固方案,当隧道两侧加固宽度大于5 m后,宽度增加对减小隧道水平收敛的影响不明显;(2)上述地层加固方案相较于未采取加固措施,可以使下卧既有隧道的上浮变形、地表沉降分别减小44%和86%,满足施工期变形控制需求;(3)施工期实测数据表明下卧既有隧道最大上浮变形为3.2 mm,沿线最大地表沉降为5 mm,均满足变形控制要求,验证了地层加固措施的可靠性;(4)本研究成果对淤泥填海地层盾构穿越节点工程的施工具有一定的借鉴意义。

南宁市一次非汛期暖区极端短时强降雨形成原因分析

利用探空、卫星云图、多普勒雷达及加密自动观测资料,分析南宁市2020年3月25日极端短时强降雨的形成原因。结果表明,此次过程没有切变线及锋面参与,是一次弱强迫环境下的暖区暴雨过程,两支高空槽的存在提供天气背景场:高原槽东移使南宁上空处于上干冷下暖湿的对流不稳定状态,高原槽与副高的对峙促进低层双低空南风急流的生成和维持;南支槽则从抬升暖湿气流、槽前正涡度辐合上升及引导暖湿水汽输送三个方面为强降雨的发生提供优越的动力、热力和水汽条件;双低空南风急流为极端短时强降水提供充足的水汽和热力条件,超低空急流出口区的辐合和低空急流入口区的辐散出现的耦合配置,加强中尺度抬升和水汽辐合,促进对流的发生;925 hPa急流顶端的暖湿气团与桂北相对干冷气团形成的露点锋,是对流不稳定能量爆发的触发机制,在925 hPa东南急流顶端,露点锋南侧形成此次过程的最强降雨。

短程射流共点交汇对撞阀设计与破碎能力检测

现有的射流阀均未对水力空化进行合理规划、有效控制和高效利用,存在破碎能量级低、能量构成欠合理、能量分散、能效低、废能占比高、对硬韧性物料破碎能力差等问题。为了提升高压射流破碎中的破碎能量级和密度,减少无效能产出,提出了一种短程射流共点交汇对撞阀结构方案及其水力空化效应机制。利用CFD进行了流场模拟,依据模拟结果配置了短程射流共点交汇对撞阀的几何和运行参数,通过捕集羟自由基和电镜成像检测了水力空化强化效果和对微晶纤维素的破碎效果,检测结果表明:与直孔阀相比,短程射流共点交汇对撞阀的羟自由基捕获量提高41%,无效动能减少60%~80%,可使微晶纤维壳层破碎并能剥离出直径约15 nm的微原纤。短程射流共点交汇对撞破碎明显提升了溃灭冲击能,可作为硬韧性生物材料超微细化的有效方法。

跨隔压裂层与水力泵返排联作工艺的开发与应用

针对大庆油田海拉尔地区部分井试完一层油后,上返压裂第2层时,不下桥塞封闭已试层,直接利用水力泵求产管串中的封隔器暂时封闭已试层,进行上部压裂层排液求产存在砂卡管柱的问题,开发了跨隔压裂层与水力泵返排联作工艺,并研制了和该工艺管柱配套使用的短型水力喷射泵,优选了跨隔用封隔器。经现场应用表明,该施工工艺在缩短施工周期的同时,实现了封层、求产一体化施工,避免了砂卡现象,操作过程安全、可靠。

超临界二氧化碳射流冲击短时浸泡煤体破坏特征分析

煤体力学和物理性质在超临界二氧化碳氛围下容易劣化,尤其在长时作用下,超临界二氧化碳能够充分发挥其溶解和萃取能力,改变煤体力学强度和孔隙结构。超临界二氧化碳作为极具应用前景的钻井液,在钻井过程中与煤体接触时间极短。在较短接触时间内,超临界二氧化碳是否能够改变煤体力学强度和孔隙结构对超临界二氧化碳射流冲击破煤效率和钻井效率至关重要。为此,为进一步研究超临界二氧化碳短时浸泡对破煤效率的影响,开展了超临界二氧化碳冲击破碎短时浸泡煤体研究,分析了不同浸泡条件下煤体冲击破碎特征,通过对比分析浸泡前后孔隙结构和力学性质的变化,明确短时浸泡对煤体冲击破碎特征的影响。结果表明:在短时浸泡条件下,超临界二氧化碳射流对浸泡煤体的冲击破坏特征具有重要影响。仅浸泡3 min,超临界二氧化碳便可使煤体发生吸附膨胀,影响煤体的孔隙结构和力学强度,使煤体累计孔体积降低了5.54%,力学强度降低13.10%,使煤体冲击破碎粒径小于1 mm煤屑增加了5.76%。延长浸泡时间,煤体冲击破碎程度持续提高。浸泡60 min后,超临界二氧化碳对煤体虽仍以吸附膨胀为主,但煤体出现矿物溶蚀现象,致使煤体累计孔体积降低了30.19%,单轴抗压强度降低33.41%,导致煤体的破碎程度发生了大幅提高。相同浸泡时间条件下,提高浸泡温度和压力,煤体吸附膨胀作用增强,孔体积增大,抗压强度降低,使破碎程度规律性提高。但当浸泡压力超过16 MPa后,抗压强度降低了38.43%,冲击破坏程度显著提升。综上所述,超临界二氧化碳射流辅助钻井过程中,其吸附膨胀作用是影响煤体物理和力学性质的主要形式,有效降低了煤体孔体积和抗压强度,提高了破碎程度,有利于钻井效率的提高。

自进式水射流钻进技术在煤层气开发中的应用

自进式高压水射流钻进技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层进行扩孔后,下入特制的转向工具,在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻进.自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置及推力提供装置等组成,其带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻进.高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力,进行钻进、推动及排渣.该技术可以在同一煤层气勘探井内的不同煤层内完成多个水平钻孔,这些径向水平钻孔可以沟通新的瓦斯流动通道,从而大幅度地提高煤层气产量.

考虑动力影响的大型运输机增升构型气动特性研究

为满足现代大型运输机增升系统高效、稳定的设计需求,以某型运输机增升构型为研究对象,通过数值模拟方法研究了动力因素对全机气动特性的影响。数值模拟结果表明:在动力因素影响下,全机最大升力系数增加46.2%,失速迎角增加11°;全机静安定度降低30.89%。通过流场机理分析可知:动力因素不仅对短舱后方襟翼当地流场有较大改善,而且对短舱和主翼上表面流场以及平尾当地迎角也有显著影响。基于以上结论,在运输机增升构型设计过程中,要充分考虑动力因素对各个部件当地流场的影响以提高升力特性;同时要权衡动力因素使机翼低头力矩增加、平尾低头力矩降低这两种趋势相反的影响结果以改善俯仰力矩特性。

超短半径水平井钻头喷嘴多相流规律分析

为了解决高压射流钻进超短半径水平井技术中钻孔直径与钻孔深度间的矛盾问题,在考虑液固两相相间作用力的基础上,采用连续介质假设,依据液固两相双流体模型,对超短半径水平井钻头喷嘴内液固多相射流进行了模拟研究,并将结果同单相射流进行了对比。对比结果显示:单相与多相两种情况下液相轴线速度分布趋势基本相同,喷嘴轴线上湍流强度发展趋势一致;但当流动进入喷嘴直柱段并逐渐向出口运动时,单相射流液相轴线速度要低于多相情况下液相轴线速度,单相射流的湍流强度要高于多相射流条件下湍流强度;在喷嘴出口截面上,越靠近轴心液相速度越接近;反之,越靠近壁面液相速度差别越大,并且固相颗粒在喷嘴内壁附近存在速度超前滑移现象。

加装短叶片离心叶轮的参数优化及实验研究

利用NUMECA软件对G4-73No.8D型离心风机进行了叶轮内部流场的三维数值模拟和流动分析,发现在叶轮出口处存在着明显的射流-尾流结构。为削弱这一结构对风机性能的不良影响,对风机叶轮进行了加装短叶片的数值模拟,依据叶轮流场的改善情况,确定了短叶片的优化参数,并在此基础上,进行了风机性能的对比性实验。结果表明,改进后的风机全压明显提升,其额定工况下的效率有所提高,高效区有小幅加宽。

逆向喷流流场模态分析及减阻特性研究

逆向喷流减阻的基本原理是利用逆向高速喷流与飞行器绕流的相互作用,使飞行器周围的流场结构发生变化,致使飞行器的气动特性发生改变,从而改善飞行器的气动性能．利用数值模拟方法对轴对称球头、截锥的逆向喷流流场开展了研究,考虑了高温非平衡化学反应对流场的影响．模拟了球头和截锥在不同总压比时流场不同的模态:长穿透流模态(LPM)和短穿透流模态(SPM),得到了不同模态下钝体表面压力、气动力系数和不同模态之间转换的瞬态效应．简单分析了喷流在减阻方面的应用,给出了几个喷口参数与减阻效率之间的关系,提出了喷流减阻工程应用时应考虑的主要因素．

风幕集尘风机及其短路流场的数学模型研究

应用风幕集尘技术 ,推出一种新型通风机———风幕集尘风机 ;介绍其构造及应用 ;提出短路流场理论 ,根据流场叠加原理 ,建立了流场数学模型。

煤层气井超短半径自进式水平钻井技术研究

煤层气井超短半径自进式水平钻井技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层进行扩孔后下入特制的转向工具在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻井。自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置、推力提供装置等组成。自进式钻头带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻井。高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力进行钻井,推力及排渣。该技术可以在同一煤层气勘探井内,在不同煤层内完成多个径向水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成可以沟通新的瓦斯流动通道,提高煤层气产量。

风幕集尘风机流场的作用机理研究

风幕集尘风机是一种新型的环保风机,由于其具有新颖特殊的流场结构,广泛适用于工矿企业中有毒有害气体及粉尘的治理。作者介绍了其构造,对风机的作用机理进行了分析,提出了短路流场理论。将环形紊流射流与汇流进行叠加,建立了风幕集尘风机流场的数学模型,为风幕集尘风机的应用奠定了理论基础。

乌鲁木齐“4.24”短时降水和冰雹中小尺度特征对比分析

利用常规资料以及NCEP再分析、微波辐射计、风廓线雷达、GPS大气可降水量及卫星红外云图资料,对2016年4月24日清晨和傍晚乌鲁木齐分别出现的短时降水和冰雹天气进行对比分析。结果表明:(1)短时降水和冰雹天气均与500 hPa中纬度低槽东移有关,短时降水发生在500 hPa槽底偏西急流、低层偏北气流形势下;冰雹发生在高、低空一致西北急流形势下。(2)在低空急流触发下产生短时降水,降水期间存在远距离水汽输送;乌鲁木齐前期短时降水是冰雹发生前低层增湿的主要原因,低空急流向底层下传是冰雹触发的关键因子。(3)短时降水和冰雹均发生在中尺度对流云团TBB梯度最大处;冰雹云内上升气流异常强盛,其温度和水汽密度廓线陡升较短时降水期间更加剧烈。

垂直起降飞行器升力突降动态过程的数值模拟研究

针对短距/垂直起降(STOVL)飞行器动态起飞过程,采用基于雷诺时均方程的标准k-ε模型数值模拟STOVL飞行器气动流场,研究STOVL飞行器吸附力大小,获得了动态过程吸附力随冲击高度变化曲线,发现升力板下壁面主涡结构的存在和运动影响升力板静压沿程分布。在无量纲冲击高度小于3时,吸附力曲线斜率增大,吸附作用增加,并对比稳态结果,发现动态过程吸附力要大于稳态过程,在无量纲高度为1.5时,两者相差26%。流场响应迟滞是造成稳态、动态过程结果差异的原因。

涂布设备的发展与展望

简要描述目前涂布设备的发展状况,并讨论了涂布设备的未来发展趋势。改进型短驻留涂布、自由射流涂布和薄膜压榨涂布基本上代表了当前涂布技术的潮流和方向。

自进式高压水射流超短半径水平钻进技术研究

高压水射流径向水平孔钻进技术是水平孔施工技术之一,它是在垂直瓦斯抽放或煤层气勘探钻孔布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层部位进行扩孔。扩孔后下入特制的转向工具在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平。自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整和装置、推力提供装置等组成。自进式钻头带动为其提供高压水动力供应的特制胶管向前连续钻进。高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力进行钻进、推力及排渣。该技术可以使用同一垂直钻孔,在不同煤层内完成多个水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成沟通了新的瓦斯流动通道,从而大幅度提高瓦斯抽放效率。

豫北“21·7”极端暴雨过程特征及成因分析

利用探空、地面自动站、多普勒雷达等观测资料及ERA5再分析产品,对2021年7月17—22日豫北地区的极端暴雨过程进行分析。结果表明,极端暴雨过程具有强降水持续时间长、降水强度极端及地形影响明显等特征。极端暴雨过程发生于稳定的大尺度天气形势下,在日本海高压西伸及台风烟花(2106号)、查帕卡(2107号)西北行背景下,黄淮低涡外围加强北上的东南急流/偏南急流为强降水的发生提供了异常充足的水汽、能量条件,对流层中低层暖湿平流强迫、叠加地形影响的强动力辐合抬升作用及低空弱冷空气扩散南下是形成强降水的重要条件,而大气“强-弱-强-弱”的对流不稳定层结特征转化说明强降水过程中存在着两种互补的物理机制。不同阶段极端短时强降水(小时降水量≥50 mm)对流系统的形态结构和发展演变特征不同,但从雷达回波的垂直分布来看,系统均具有“低质心”特征,质心强度≥55 dBz且≥50 dBz强回波垂直伸展至5~8 km、持续时间1 h以上。强降水对流系统在太行山前30 km左右范围内的后向发展特征明显,一方面与地面西行偏东风/东北风在太行山绕流作用下形成的地形辐合线不断南伸有关,另一方面也与强降水冷池效应促使山前偏北风进一步发展南下有关。